Sản xuất điện từ suối nước nóng Tsuchiyu Onsen, Fukushima, tận dụng các nguồn tài nguyên đang nghỉ

Sản xuất điện từ suối nước nóng Tsuchiyu Onsen, Fukushima, tận dụng các nguồn tài nguyên đang nghỉ

    Sản xuất điện từ suối nước nóng Tsuchiyu Onsen, Fukushima, tận dụng các nguồn tài nguyên đang nghỉ


    Nhật Bản là xứ sở của suối nước nóng, và việc phát điện tận dụng sức nóng của nguồn đã bắt đầu hoạt động ở các khu vực suối nước nóng lớn. Sản xuất điện từ suối nước nóng là một loại sản xuất điện địa nhiệt, là một loại năng lượng tái tạo. Đây là một nguồn tài nguyên không hoạt động đang thu hút sự chú ý từ khía cạnh khử cacbon và an ninh năng lượng. Nó cũng dẫn đến “sản xuất địa phương để tiêu dùng tại chỗ”. Tôi đã xem xét địa điểm sản xuất điện từ suối nước nóng.


    Khoảng 30 phút đi xe từ ga Fukushima trên Tohoku Shinkansen. Vào đầu tháng 9, khi tôi đến thăm làng suối nước nóng Tsuchiyu ở phía bắc tỉnh Fukushima, nơi những người nổi tiếng ẩn danh, tôi thấy một cơ sở sản xuất điện nhỏ với diện tích khoảng 20 mét vuông đang hoạt động sâu trong con đường núi. Gần "nhà máy điện" nhỏ được bao bọc bởi rừng cây, suối nước nóng có nhiệt độ khoảng 60 độ C chảy, hơi nước tỏa lên màu xanh thăm thẳm. Tsuchiyu Onsen, nơi bị mất 1/3 chỗ ở do sự cố nhà máy điện hạt nhân gây ra bởi trận Động đất ở Đại Đông Nhật Bản năm 2011, là công ty hàng đầu trong lĩnh vực sản xuất điện từ suối nước nóng, một trong những công ty đầu tiên sử dụng năng lượng tái tạo.
    ■ Sử dụng hơi nước nhiệt độ cao

    Khi tôi vặn cần gạt của bồn chứa để hút suối nước nóng từ tầng hầm ra, hơi nước nóng, không phải nước nóng, phun ra. Đây là nguồn của Tsuchiyu Onsen. Nhiệt độ từ 130 đến 150 độ C, cao hơn so với các khu vực suối nước nóng khác, không chỉ có nước nóng mà còn tạo ra hơi nước. 150 lít suối nước nóng mỗi phút được cung cấp cho các nhà trọ và gia đình bằng cách trộn với nước suối từ Kurosawa-numa gần đó. Tại Tsuchiyu Onsen, một trong bốn nguồn được sử dụng để phát điện.

    Một nhân viên của nhà trọ lâu đời "New Ogiya" cho biết, "Khi các cá nhân trở nên có ý thức hơn về năng lượng, những nỗ lực biến suối nước nóng thành năng lượng sẽ mang lại lợi ích cho thành phố." Để tận dụng tối đa việc phát điện, trước tiên nó được tách thành nước nóng và hơi nước. Nó làm nóng khí dẫn động tuabin của máy phát điện theo hai giai đoạn, mỗi giai đoạn đi qua một đường ống riêng biệt. Vấn đề là sử dụng năng lượng nhiệt mà không lãng phí.

    Với mục đích phục hồi sau trận động đất tại Tsuchiyu Onsen, việc phát điện từ suối nước nóng đã được khởi động ngay lập tức. Từ xa xưa, suối nước nóng đã được sử dụng để cung cấp năng lượng sưởi ấm vào mùa đông, thật dễ dàng để người dân hình dung. Genki Up Tsuchiyu (thành phố Fukushima) được thành lập vào năm 2012 với sự tài trợ của các hợp tác xã suối nước nóng địa phương và các tổ chức khác.

    Có lo ngại về ảnh hưởng đến các mạch nước nóng chảy về phòng trọ. Vì lý do này, cả thị trấn đã nghiên cứu cơ chế sản xuất điện địa nhiệt. Có hai phương pháp phát điện chính. "Phương pháp chớp nhoáng", là xu hướng chủ đạo ở Nhật Bản, tạo ra điện bằng cách quay trực tiếp tuabin với hơi nước chiết xuất từ ​​nguồn nhiệt đun sôi dưới áp suất giảm (chớp cháy) dưới lòng đất. Tuy có thể phát điện trên diện rộng nhưng lại sử dụng nguồn nhiệt có nhiệt độ cao từ 200 độ trở lên nên cần phải đào sâu vào địa tầng, làm tăng khả năng làm tổn thương các tĩnh mạch. Nó cũng làm tăng chi phí phát triển.

    Phương pháp khác là "phương pháp nhị phân". Vì chất khí được đốt nóng trong hai giai đoạn để tạo ra điện, nên nó có thể tạo ra điện ngay cả ở nhiệt độ của nguồn. Nguồn điện nhỏ, nhưng rất dễ lấy ngay cả ở những khu vực suối nước nóng. Tsuchiyu Onsen đã áp dụng phương pháp này. Khoảng 1 tỷ yên đã được đầu tư để bắt đầu vận hành nhà máy điện 400 kilowatt vào năm 2015.
    ■ Tài trợ cho phát triển đô thị

    Tổng cộng khoảng 1.000 người có thể ở trong ryokan ở trung tâm làng suối nước nóng. Đó là một quy mô có thể bao phủ khoảng 70% sức mạnh này. Hiện tại, công ty bán điện cho Tohoku Electric Power theo hệ thống thuế nhập khẩu (FIT), thu về hơn 100 triệu yên mỗi năm. Số tiền này được sử dụng để phát triển đô thị, chẳng hạn như tái tạo những ngôi nhà trống làm cơ sở du lịch. Hơn nữa, nước nóng được sử dụng để phát điện được sử dụng để nuôi tôm. Du khách có thể bắt tôm và nướng ngay tại chỗ. Nó được lưu hành như một nguồn tiền mới.


    Là một điển hình cho việc tạo ra lợi nhuận từ sản xuất điện từ suối nước nóng, chúng tôi đã nhận được hàng loạt yêu cầu từ các công ty điện lực và Kyushu, nơi có nhiều thị trấn suối nước nóng. Takayuki Kato, Giám đốc điều hành của Genki Up Tsuchiyu, cho biết, "Khoảng một nửa đang xem xét thương mại hóa, và mức độ nghiêm túc của họ ngày càng tăng." Tsuchiyu Onsen cũng sẽ xem xét việc cung cấp điện trong khu vực sau khi kết thúc 30 năm FIT.

    Có thể đưa vào sản xuất điện từ suối nước nóng nếu đáp ứng một số điều kiện nhất định, chẳng hạn như yêu cầu 50 lít nước nóng trở lên mỗi phút, tương đương với lượng nước nóng thải ra từ một nhà trọ. Có nhiều khu vực suối nước nóng như Kusatsu và Beppu, nơi nhiệt độ của nguồn thấp hơn Tsuchiyu và vượt quá 100 độ, rất thích hợp cho hệ nhị phân. Sản xuất điện từ suối nước nóng có thể tích lũy bí quyết để tạo ra điện quy mô nhỏ "sản xuất tại chỗ cho tiêu dùng tại chỗ".

    Không giống như năng lượng mặt trời và năng lượng gió, sản xuất điện địa nhiệt như sản xuất điện từ suối nước nóng được coi là một loại năng lượng tái tạo đầy hứa hẹn có thể tạo ra nguồn điện ổn định bất kể thời tiết hay thời gian trong ngày. Mặc dù Nhật Bản đứng thứ ba trên thế giới về tài nguyên địa nhiệt, nhưng lại đứng thứ mười trên thế giới về công suất phát điện lắp đặt và không được sử dụng hiệu quả. Nó nhạt nhòa so với các quốc gia như Philippines, quốc gia có ít tài nguyên địa nhiệt hơn Nhật Bản.

    Tuy nhiên, chính phủ cũng coi địa nhiệt là một trong những nguồn năng lượng quan trọng. Hệ thống hỗ trợ của Tập đoàn Quốc gia Dầu khí và Kim loại Nhật Bản (JOGMEC) cũng đã được tăng cường. Trong vài năm tới, "cuộc khảo sát tiềm năng" để phát triển sẽ mở rộng bao gồm việc đào một cái hố dài khoảng 500 mét để kiểm tra nhiệt độ dưới lòng đất và nắm bắt các địa tầng từ trên trời bằng một chiếc trực thăng mà tôi đang thử.

    Hiện an ninh năng lượng đã bị lung lay bởi cuộc xâm lược của Nga vào Ukraine, trọng tâm của an ninh năng lượng là làm thế nào để sử dụng tốt nhất các nguồn tài nguyên của đất nước. Sản xuất điện từ suối nước nóng có ý nghĩa to lớn là nơi nuôi dưỡng công nghệ, nhằm nâng cao tính ưu việt của công nghệ địa nhiệt của Nhật Bản.


    ■ Các vấn đề trong xây dựng đồng thuận địa phương
    Các dự án xây dựng để phát điện địa nhiệt dự kiến ​​sẽ được tiến hành ở Nhật Bản và nước ngoài từ năm 2022 trở đi. Trong số đó, sản xuất điện từ suối nước nóng được kỳ vọng sẽ là nguồn điện phân phối phục vụ sản xuất tại chỗ và tiêu dùng tại chỗ. Ngoài ra còn có các vấn đề như xây dựng sự đồng thuận của địa phương.
    Hơi nước phun ra từ đường ống hút ra suối nước nóng Tsuchiyu (thành phố Fukushima)


    Tsuchiyu Onsen tương đối dễ dàng nhận được sự đồng thuận từ cư dân rằng sự cố nhà máy điện hạt nhân có ảnh hưởng trực tiếp đến sự tồn tại của thành phố và năng lượng tái tạo nên được đưa vào sử dụng. Việc phát điện từ suối nước nóng đòi hỏi phải có đủ suối nước nóng để cung cấp năng lượng cho một nhà trọ ở Nhật Bản. Cần đầu tư cơ sở vật chất sau khi được sự đồng ý của thị trấn kiếm sống từ suối nước nóng. "Người ta nói rằng chi phí 100 triệu yên cho mỗi km để phát triển một mạng lưới truyền tải điện và việc cân bằng chi phí với hệ thống cung cấp điện cũng là một trọng tâm." (Genki Up Tsuchiyu)

    Việc áp dụng hệ thống nhị phân cũng có lợi thế là có thể đưa vào sản xuất điện từ suối nước nóng với chi phí thấp. Điều kiện là có thể thu một lượng nhất định cả hơi nước và nước nóng để làm ấm chất khí theo hai giai đoạn. Tùy thuộc vào khu vực suối nước nóng, có trường hợp nguồn nhiệt chỉ là nước và không thể thu được hơi nước.

    Kato, Giám đốc điều hành của Genki Up Tsuchiyu, giải thích rằng rất khó để dự đoán tương lai sau khi FIT kết thúc. "Với hệ thống FIT vẫn còn được áp dụng trong 5 đến 10 năm tới, rất khó để xem liệu một hệ thống sẽ được đưa vào hoạt động theo đúng tiêu chuẩn của FIT hay không, vì vậy rất khó để dự đoán liệu sản xuất điện có thể ông nói.

    Để giành được sự hiểu biết của người dân địa phương, cũng cần phải đóng góp vào nền kinh tế địa phương. Trong tương lai, Tsuchiyu Onsen muốn tự phát điện suối nước nóng như một nội dung du lịch độc đáo. Trong bối cảnh mối quan tâm ngày càng tăng về năng lượng, chúng tôi đang tích cực đề xuất các chương trình tham quan học đường cho các trường tiểu học và trung học cơ sở như một phần của giáo dục năng lượng tái tạo và đang xem xét các chuyến tham quan cho công chúng để xem các cơ sở sản xuất điện.

    Môi trường cạnh tranh toàn cầu về sản xuất điện địa nhiệt cũng đang thay đổi.

    Ở Nhật Bản, nơi có nguồn địa nhiệt dồi dào, phương pháp chớp nhoáng, thích hợp để phát điện công suất lớn, đã được phát triển đầu tiên. Gần 70% thị trường toàn cầu cho các cơ sở sản xuất điện địa nhiệt do các công ty Nhật Bản như Mitsubishi Heavy Industries nắm giữ. Nhìn ra nước ngoài, có nhiều nơi như Thổ Nhĩ Kỳ, nơi nhiệt độ dưới lòng đất không cao như ở Nhật Bản. Hệ thống nhị phân, cho phép tạo ra năng lượng hiệu quả ngay cả với các nguồn nhiệt nhiệt độ thấp và các thiết bị phát điện nhỏ, là chủ yếu.

    Trên thực tế, sự phát triển của hệ thống nhị phân là lớn ở Hoa Kỳ. Theo Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia Hoa Kỳ (NREL), lượng nhiệt địa nhiệt được đưa vào từ năm 2010 trở đi sẽ là 70.000 kW đối với hệ thống đèn flash và 540.000 kW đối với hệ thống nhị phân, cao hơn khoảng tám lần.

    Nếu thiết bị phát điện được giới hạn trong hệ thống nhị phân, thành phần sẽ thay đổi hoàn toàn, chẳng hạn như Omat Technologies của Hoa Kỳ trở thành hàng đầu thế giới. Thiết bị phát điện của Omat cũng được sử dụng tại Tsuchiyu Onsen. Vào năm 2013, Mitsubishi Heavy Industries đã thành lập Turboden, một nhà sản xuất nhị phân của Ý, trở thành công ty con và sẽ tập trung vào lĩnh vực kinh doanh phát điện nhị phân trong tương lai.

    Ở các công ty Nhật Bản khác, xu hướng thu hẹp lại là điều dễ thấy. Kobelco Compressor (Shinagawa, Tokyo), một công ty con của Kobe Steel, đã thông báo vào tháng 5 rằng họ sẽ ngừng bán máy phát điện nhị phân siêu nhỏ. Điều này là do nguồn cung cấp chất làm lạnh được sử dụng trong máy phát điện dự kiến ​​sẽ giảm do các quy định về môi trường. Kawasaki Heavy Industries cũng tham gia vào lĩnh vực thiết bị liên quan, nhưng đã rút lui để tập trung nguồn lực quản lý vào mảng kinh doanh hydro.

    Zalo
    Hotline