Họ đang sử dụng các kỹ thuật được mài giũa từ dầu khí để tìm kiếm nguồn năng lượng sạch gần như vô hạn ngay dưới chân chúng ta.
Nhà máy địa nhiệt thế hệ tiếp theo của Fervo Energy tại Utah. Công ty đang sử dụng bí quyết khoan từ ngành dầu khí để khai thác nhiệt lượng dưới lòng đất.
Sâu bên dưới lớp đất sa mạc của Utah, một mũi khoan dầu đã khoan xuyên qua lòng đất với tốc độ chóng mặt vào đầu mùa xuân này. Những mũi khoan trông như quái vật đã xuyên thủng đá granit với tốc độ khoảng 91 mét/giờ.
Việc này được thực hiện chỉ sau 16 ngày. Lỗ khoan, hoàn thành vào tháng 4, trải dài gần 4,8 km về phía tâm Trái Đất, nơi nhiệt độ lên tới khoảng 275 độ C và nhiên liệu hóa thạch ẩn núp giữa các trầm tích cổ đại.
Nhưng dự án này không nhằm mục đích tìm kiếm nhiên liệu hóa thạch. Nó hướng đến năng lượng sạch thế hệ tiếp theo.
Fervo Energy, công ty có trụ sở tại Houston dẫn đầu dự án, là một trong số ít công ty sử dụng các công cụ và kỹ thuật tiên tiến của ngành dầu khí để khoan sâu hàng dặm dưới lòng đất nhằm tiếp cận lớp đá nóng bên dưới. Sứ mệnh của họ là cung cấp năng lượng địa nhiệt sạch và dồi dào ở bất kỳ đâu trên hành tinh.
Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế, địa nhiệt thế hệ tiếp theo có tiềm năng đáp ứng nhu cầu điện toàn cầu gấp 140 lần. Đây là một trong số ít các dạng năng lượng sạch có thể được chính quyền Trump, vốn tập trung vào nhiên liệu hóa thạch, chấp nhận.
Tuy nhiên, con đường dẫn đến thành công đầy rẫy những thách thức, từ chi phí cao và các vấn đề kỹ thuật phức tạp cho đến nguy cơ động đất khi máy khoan khoan sâu xuống lòng đất.
Những người ủng hộ cho rằng địa nhiệt có thể là một bước ngoặt trong lĩnh vực năng lượng sạch. Nhưng để hoạt động, ngành công nghiệp này cần tìm ra cách khoan sâu hơn, nhanh hơn và rẻ hơn — và thời gian là yếu tố then chốt khi cuộc khủng hoảng khí hậu ngày càng leo thang.
Con người đã sử dụng năng lượng địa nhiệt trong hàng nghìn năm, đầu tiên là để nấu ăn và tắm rửa, và gần đây hơn là để sưởi ấm nhà cửa và tạo ra điện.
Nó chính là giấc mơ về năng lượng sạch: gần như vô hạn và luôn sẵn có 24/7.
Năng lượng mặt trời và gió có giá thành rẻ nhưng không liên tục, phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời và gió thổi. Việc tìm kiếm một nguồn năng lượng sạch được gọi là tải cơ bản có thể hỗ trợ chúng, một nguồn có thể bật lên chỉ bằng một cái bật công tắc và hoạt động liên tục, là một mục tiêu tối thượng của khí hậu — đặc biệt là khi nhu cầu điện tăng vọt, được thúc đẩy bởi AI và các trung tâm dữ liệu.
Đây chính là nơi địa nhiệt có thể tỏa sáng. Vấn đề là làm thế nào để mở rộng quy mô.
Địa nhiệt thông thường cần các hồ chứa nước nóng hoặc hơi nước tự nhiên dưới lòng đất, và nó cần các lớp đá ở đó phải xốp, cho phép nước di chuyển qua chúng, nóng lên và được hút lên bề mặt.
Địa chất này rất hiếm, chỉ xuất hiện ở một số nơi nhất định bao gồm Trung Quốc, Iceland, Kenya và một số vùng của Hoa Kỳ. Địa nhiệt hiện chiếm chưa đến 1% nhu cầu toàn cầu.
Các hứa hẹn về địa nhiệt thế hệ tiếp theo sẽ khắc phục được những hạn chế này. Nó chỉ cần nhiệt; phần còn lại sẽ được tạo ra một cách nhân tạo.
Kỹ thuật thế hệ tiếp theo của Fervo được gọi là "địa nhiệt nâng cao".
Kỹ thuật này khoan hai giếng sâu dưới lòng đất, đầu tiên theo chiều thẳng đứng sau đó theo chiều ngang. Công nghệ này bơm chất lỏng xuống dưới áp suất cao để phá vỡ đá trong một quá trình gọi là nứt vỡ thủy lực, hay "fracking", rất giống với kỹ thuật được sử dụng để khai thác dầu khí. Nước sau đó được bơm xuống một giếng, lưu thông qua các vết nứt và nóng lên, trước khi được đưa lên bề mặt thông qua giếng thứ hai.
Hoa Kỳ đã thử nghiệm địa nhiệt tăng cường từ những năm 1970, khi các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Los Alamos ở New Mexico chứng minh rằng có thể khai thác nhiệt từ các vết nứt trên mặt đất, theo Jefferson Tester, giáo sư về hệ thống năng lượng bền vững tại Đại học Cornell, người tham gia vào dự án.
Nhiều thập kỷ sau, hai dự án, đều ở phía tây nam Utah, đã tiếp quản, được trang bị công nghệ tiên tiến hơn.
Utah FORGE, một dự án nghiên cứu trị giá 300 triệu đô la được hỗ trợ bởi nguồn tài trợ của Bộ Năng lượng, đã khởi động vào năm 2014. Mục tiêu của dự án là "tạo ra các hồ chứa địa nhiệt ở những nơi không có sẵn trong tự nhiên", theo Joseph Moore, nhà địa chất học tại Đại học Utah và là trưởng dự án của Utah FORGE.
Một bước đột phá đã đến vào tháng 4 năm 2024 khi họ thành công trong việc tuần hoàn nước qua lớp đá sâu 1,5 dặm và đưa nước nóng lên bề mặt.
Ngay bên cạnh là Fervo, công ty sử dụng bí quyết thu thập được từ FORGE. Công ty đã hoàn thành một cơ sở thí điểm thương mại ở Nevada vào năm 2023, có khả năng cung cấp điện cho lưới điện.
Tại Utah, công ty đang xây dựng "nhà máy điện địa nhiệt thế hệ tiếp theo lớn nhất thế giới", Tim Latimer, Giám đốc điều hành kiêm đồng sáng lập của Fervo, cho biết. Mục tiêu của công ty là cung cấp 100 megawatt năng lượng địa nhiệt đầu tiên vào năm 2026 và tăng thêm 400 megawatt vào năm 2028, đủ để cung cấp điện cho hơn 375.000 hộ gia đình.
Fervo tin rằng công nghệ của họ có thể tăng sản lượng năng lượng địa nhiệt tại Hoa Kỳ lên hàng trăm gigawatt, bắt đầu từ miền Tây, nơi nhiệt độ cao hơn ở độ sâu nông hơn, sau đó di chuyển về phía Đông. Công ty đã ký một thỏa thuận với Google để cung cấp điện cho các trung tâm dữ liệu của mình và có các thỏa thuận mua bán điện 600 megawatt với các công ty tiện ích như Cal Edison.
Các chuyên gia rất phấn khích trước tiến độ của công ty. "Nó không phải là rẻ để làm điều này, nhưng nếu họ thành công, đó sẽ là một bước tiến lớn”, Tester của Cornell cho biết.
Fervo đang xây dựng một nhà máy địa nhiệt thế hệ tiếp theo công suất 500 megawatt tại Utah.
Công ty Năng lượng Fervo
Địa nhiệt nâng cao vẫn phải đối mặt với nhiều thách thức: cắt giảm chi phí, mở rộng quy mô khoan dưới áp suất và nhiệt độ cao, và sử dụng nước. Ngoài ra còn có các vấn đề về đất đai. Mặc dù diện tích bề mặt của địa nhiệt nhỏ so với năng lượng mặt trời hoặc gió, nhưng nó vẫn là một nỗ lực công nghiệp lớn với xe tải và giàn khoan.
Có lẽ một trong những vấn đề nổi cộm nhất của nó là động đất.
“Nếu bạn khoan một giếng và bơm chất lỏng áp suất siêu cao xuống đó và gây ra nhiều vụ vỡ đá ở độ sâu, điều đó sẽ được cảm nhận ở bề mặt”, Gillian Foulger, một nhà địa chất tại Đại học Durham, cho biết.
Bóng ma về những gì đã xảy ra ở Pohang, Hàn Quốc, vẫn còn lờ mờ hiện ra.
Vào tháng 11 năm 2017, một trận động đất mạnh 5,5 độ richter đã làm rung chuyển thành phố, được cho là do một dự án địa nhiệt tăng cường gây ra. Đây là một trong những trận động đất có sức tàn phá khủng khiếp nhất từng được ghi nhận tại đất nước này, khiến khoảng 100 người bị thương và hàng nghìn người phải sơ tán khẩn cấp.
Những người ủng hộ tin rằng rủi ro của các sự kiện lớn tương tự là rất thấp. "Điểm tuyệt vời của hệ thống địa nhiệt là bạn thực sự luôn theo dõi được hoạt động địa chấn", Tester nói. "Tôi nghĩ những rủi ro đó rất dễ kiểm soát."
Tuy nhiên, nó có thể ảnh hưởng đến nhận thức của công chúng.
Động đất là "một mối phiền toái công nghiệp, về cơ bản tương tự như ô nhiễm", Foulger nói. Chúng cũng về cơ bản là không thể đoán trước. Một dự án có thể hoạt động mà không gặp vấn đề gì trong một thập kỷ, "và rồi đột nhiên bạn có thể gặp phải những trận động đất đáng lo ngại", bà nói với CNN.
Một số công ty đang phát triển một công nghệ khác có thể giảm thiểu rủi ro động đất.
Công nghệ này không liên quan đến việc khai thác khí đá phiến. Thay vào đó, nó giống như một "bộ tản nhiệt ngầm khổng lồ", Robert Winsloe, phó chủ tịch điều hành của công ty Eavor có trụ sở tại Canada, cho biết.
Kỹ thuật của Eavor hoạt động như sau: khoan hai giếng thẳng đứng sâu gần nhau và kết nối chúng theo chiều ngang thành một vòng khép kín. Sau đó, công nghệ này khoan và kết nối nhiều vòng từ đường ống nằm ngang. Nước lưu thông qua các đường ống, hấp thụ nhiệt từ đá và chảy lên bề mặt.
Công ty đang xây dựng nhà máy thương mại đầu tiên tại thị trấn Geretsried của Đức, ngoại ô Munich, đào sâu gần 2,8 dặm xuống lòng đất.
Chi phí vận hành rất thấp, vì là rủi ro địa chấn. Tuy nhiên, nhiều chuyên gia đặt câu hỏi liệu nó có khả thi về mặt kinh tế hay không khi xét đến chi phí ban đầu quá cao. Moore cho biết hệ thống này dựa vào các vòng lặp khổng lồ để thu thập đủ nhiệt: "Việc khoan rất tốn kém."
Winsloe thẳng thắn về những thách thức, nhưng nếu xét về mặt kinh tế, ông nói, "đây chính là bước ngoặt mà chúng tôi đang tìm kiếm."
Nhà máy điện địa nhiệt của Eavor tại Geretsried, Đức, vào ngày 24 tháng 8 năm 2023.
Christof Stache/AFP/Getty Images
Các công ty khác đang cố gắng khoan sâu hơn và nóng hơn, sử dụng công nghệ nghe như bước ra từ phim khoa học viễn tưởng.
Quaise Energy có trụ sở tại Massachusetts muốn khoan sâu hơn 900 độ F (khoảng 470 độ C) để đạt nhiệt độ trên 900 độ F (khoảng 370 độ C) bằng cách làm bốc hơi đá đặc.
Thiết bị gyrotron của công ty tạo ra sóng năng lượng công suất cao, được truyền qua một ống kim loại dài hàng dặm vào lòng đất để phá hủy đá bằng cách nung nóng nó đến nhiệt độ khoảng 3.600 độ F (khoảng 1.700 độ C).
Công ty đang tiến hành thử nghiệm thực địa tại Texas và dự kiến khoan các lỗ khoan địa nhiệt kích thước đầy đủ đầu tiên vào năm 2028. Matthew Houde, đồng sáng lập kiêm giám đốc nhân sự của Quaise, cho biết mục tiêu cuối cùng là có thể khoan sâu 900 độ F (khoảng 900 độ C) chỉ trong 100 ngày.
Để so sánh, hãy xem giếng khoan sâu nhất từng được khoan, lỗ khoan Kola ở Nga hoàn thành năm 1992, sâu 7,5 dặm và mất hai thập kỷ để khoan.
Kế hoạch của Quaise rất táo bạo nhưng nhiều người vẫn còn hoài nghi. "Quaise thực sự chưa có nhiều trình diễn thực địa", Tester nói. "Họ đã đưa ra một số tuyên bố đáng kinh ngạc, và tôi thậm chí không chắc họ sẽ làm được."
Moore chỉ nói đơn giản: "Hãy cho tôi thấy anh có thể làm được."
Quaise Energy đang thử nghiệm máy khoan sử dụng năng lượng sóng công suất cao để làm bay hơi đá.
Quise Energy
Một lợi thế lớn của địa nhiệt ở Hoa Kỳ là nó dường như là dạng năng lượng hiếm hoi nhận được sự ủng hộ của cả hai đảng. Nó thân thiện với môi trường và tạo ra việc làm, làm hài lòng đảng Dân chủ. Nó được phát triển trong nước và phù hợp với chương trình nghị sự độc lập năng lượng, làm hài lòng đảng Cộng hòa.
Tuyệt vời hơn nữa, địa nhiệt tận dụng nhiều năm kinh nghiệm khoan và khai thác dầu khí của Hoa Kỳ, giúp thu hẹp khoảng cách với nền văn hóa năng lượng từ lâu đã bị chi phối bởi nhiên liệu hóa thạch.
"Có lẽ địa nhiệt có thể là một trong số ít những thứ thực sự tồn tại mà không bị cắt giảm nghiêm trọng, bởi vì nó gắn liền với dầu khí", Tester nói.
Nó tạo ra một sự chuyển đổi dễ dàng cho công nhân dầu khí, David Turk, cựu Thứ trưởng Năng lượng dưới thời Biden, cho biết. "Chúng tôi đã thực hiện nhiều hoạt động khai thác và khoan hơn bất kỳ quốc gia nào khác trên toàn thế giới", Turk nói với CNN. "Chúng tôi có một lực lượng lao động sẵn sàng."
Bộ trưởng Năng lượng của Trump, Chris Wright, đã từng là thành viên hội đồng quản trị của Fervo trước đây
bắt đầu công việc của mình tại Bộ Năng lượng. Và địa nhiệt cho đến nay dường như đã thoát khỏi sự kìm kẹp của chính quyền Trump đối với các hình thức năng lượng tái tạo khác.
Turk cho biết ông rất vui mừng khi thấy địa nhiệt nhận được một khoản tài trợ nhỏ trong yêu cầu ngân sách của Trump, nhưng nói thêm rằng chính phủ nên chuẩn bị hỗ trợ tài chính nhiều hơn để thực sự khởi động công nghệ này.
Người phát ngôn của Bộ Năng lượng Olivia Tinari đã đưa ra một nhận định tích cực. "Mặc dù năng lượng địa nhiệt vẫn chưa đạt được sự cất cánh, nhưng nó sẽ đạt được, và nó có thể đạt được," bà nói với CNN trong một tuyên bố. "Một ngành công nghiệp địa nhiệt trưởng thành sẽ tiếp thêm năng lượng cho đất nước chúng ta."
Hiện tại, mọi sự chú ý đang đổ dồn vào các công ty đang chạy đua để biến địa nhiệt thế hệ tiếp theo thành hiện thực thương mại.
Một số chuyên gia vẫn thận trọng. Gillian Foulger của Đại học Durham, người đã làm việc trong lĩnh vực địa nhiệt trong bốn thập kỷ, cho biết các công ty luôn rêu rao những đột phá lớn. "Tôi đã nghe điều đó gần như hàng năm trong 20 năm qua," bà nói.
Foulger cho rằng việc thương mại hóa vẫn còn hai thập kỷ nữa. Nhưng nếu điều đó có thể thực hiện được, bà nói thêm, "lợi ích tiềm năng sẽ rất đáng kể."
Không có gì ngạc nhiên khi Latimer của Fervo lạc quan hơn nhiều. "Tốc độ đổi mới công nghệ trong lĩnh vực địa nhiệt đã vượt xa những gì các nhà quan sát thị trường thực sự mong đợi", ông nói.
Và cơ hội này quá lớn để bỏ qua, ông nói thêm. "Bạn có thể đáp ứng nhu cầu năng lượng của nhân loại trong 17 tỷ năm chỉ dựa trên sức nóng của Trái Đất."
