Sử dụng trực tiếp địa nhiệt - địa nhiệt còn nhiều thứ hơn là chỉ sử dụng năng lượng
© Sigurbjornragnarsson
Tập trung vào tài nguyên địa nhiệt đang chuyển dịch và việc sử dụng trực tiếp địa nhiệt ngày càng nhận được nhiều sự quan tâm
Tài nguyên địa nhiệt được lưu trữ trong vỏ trái đất và được đặc trưng bởi các thông số khác nhau như nhiệt độ, áp suất, độ thấm và thành phần. Chúng thường được phân loại thành tài nguyên nhiệt độ thấp, trung bình và cao có liên quan đến nhiệt độ của chúng.
Mặc dù năng lượng địa nhiệt là một trong những dạng năng lượng lâu đời nhất được con người sử dụng, với việc sử dụng suối nước nóng và hồ bơi tự nhiên để tắm, sưởi ấm và nấu ăn, việc sử dụng nó để phát điện chỉ mới bắt đầu hơn một thế kỷ trước ở Ý. Các lĩnh vực nhiệt độ cao cho đến gần đây vẫn là trọng tâm chính để phát triển các dự án sản xuất điện. Tuy nhiên, có một sự thay đổi trọng tâm gần đây, với việc sử dụng trực tiếp địa nhiệt đang nhận được nhiều sự quan tâm hơn.
Sử dụng trực tiếp địa nhiệt?
Việc sử dụng trực tiếp địa nhiệt để sưởi ấm không gian là một ứng dụng trực tiếp nổi tiếng của địa nhiệt. Iceland đã đạt được một phần thành công trong quá trình chuyển đổi năng lượng cách đây vài thập kỷ, với hơn 90% hộ gia đình ngày nay sử dụng địa nhiệt cho nước nóng sinh hoạt và sưởi ấm không gian. Tại Trung Quốc, Công ty TNHH Phát triển Địa nhiệt Năng lượng Xanh Sinopec đã phát triển các hệ thống sưởi ấm khu địa nhiệt khác nhau từ năm 2006. Năm 2022, công ty đã cung cấp nhiệt cho hơn 2 triệu khách hàng. Verkís, với tư cách là một công ty thiết kế và kỹ sư tư vấn, đã tự hào đóng góp vào sự phát triển của hệ thống sưởi khu địa nhiệt ở Iceland và Trung Quốc.
Nhưng nhiệt có thể hữu ích bên cạnh việc sưởi ấm không gian và hóa ra địa nhiệt cũng có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác.
Khử cacbon và độc lập năng lượng của lĩnh vực công nghiệp
Tiềm năng sử dụng địa nhiệt trong các quy trình công nghiệp khác nhau vẫn là một khía cạnh ít được biết đến. Trên thực tế, nhiều ứng dụng công nghiệp yêu cầu nhiệt trong các quá trình của chúng ở nhiệt độ dưới 150 ° C. Một nghiên cứu được thực hiện vào năm 2005, Ecoheatcool, chỉ ra rằng khoảng 30% tổng nhu cầu nhiệt công nghiệp ở châu Âu yêu cầu nhiệt độ dưới 100 ° C và 57% ở nhiệt độ dưới 400 ° C. (1) Người ta cũng ước tính rằng khu vực công nghiệp chiếm khoảng 25% nhu cầu năng lượng cuối cùng của EU28 và 60% nhu cầu này là cho quá trình sưởi ấm. (2)
Trong bối cảnh khủng hoảng năng lượng, việc sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo tại chỗ cho các quy trình công nghiệp là rất quan trọng và địa nhiệt là một giải pháp thú vị. Ngoài vai trò là một nguồn năng lượng địa phương, địa nhiệt có thể góp phần vào quá trình khử cacbon của xã hội, một chủ đề nóng trong các xã hội đang tìm cách hạn chế sự nóng lên toàn cầu xuống dưới 2 ° C, tốt nhất là 1,5 ° C, so với thời kỳ tiền công nghiệp. các cấp độ.
Hình 1: Bản đồ nhiệt của Châu Âu, xem thêm chi tiết trong tài liệu tham khảo (3)
Sự sẵn có của các nguồn địa nhiệt nhiệt độ thấp và trung bình
Các nguồn tài nguyên địa nhiệt bị che giấu nhiều hơn và ít được biết đến hơn các nguồn năng lượng tái tạo như mặt trời hoặc gió. Nhiệt độ cao và trung bình, thích hợp cho sản xuất điện, thường được tìm thấy gần các vùng hoạt động kiến tạo. Mặt khác, nhiệt độ thấp hơn có thể được tìm thấy trong các thiết lập địa chất khác nhau trên khắp thế giới và thực sự là khá thường xuyên.
Sáng kiến gần đây, chẳng hạn như Lộ trình nhiệt Châu Âu đã lập bản đồ thú vị cả nhu cầu nhiệt và các nguồn năng lượng tái tạo tiềm năng, cố gắng làm nổi bật các cơ hội chuyển dịch sang các nguồn năng lượng tái tạo tại địa phương như minh họa trong Hình 1, cho thấy các khu vực có tiềm năng tài nguyên nhiệt nhiệt (màu xanh lá cây) , nơi nhiệt độ dưới 2.000 m lớn hơn 90 ° C (màu hồng đậm), hoặc nơi nhiệt độ lớn hơn 50 ° C ở 1.000 m (màu hồng nhạt).
Sử dụng địa nhiệt trực tiếp nhiều lần và tích hợp
Các ứng dụng công nghiệp bao gồm một loạt các hoạt động công nghiệp đòi hỏi chất lỏng ở nhiệt độ thấp đến trung bình, chẳng hạn để làm nóng sơ bộ, rửa, bay hơi, chưng cất hoặc làm khô cũng như để làm lạnh thông qua máy bơm nhiệt hấp thụ. Chúng cũng có thể được sử dụng để sản xuất muối và các hóa chất khác.
Verkís tiếp cận mỗi dự án địa nhiệt như một dự án duy nhất, nơi có thể tìm thấy các giải pháp để tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên và khai thác nó một cách bền vững. Một ví dụ về cách suy nghĩ này có thể được tìm thấy ở Westfjords ở Iceland, nơi các nguồn địa nhiệt ở 115 ° C được sử dụng để làm khô rong biển và sản xuất tảo bẹ xay tại nhà máy Thorverk. Sau quá trình làm khô, chất lỏng địa nhiệt 75 ° C được sử dụng tại nhà máy Nordursalt gần đó. Nước này cùng với nước 115 ° C từ giếng địa nhiệt, được sử dụng để đun sôi nước biển thành nước muối và sau đó làm bay hơi chất lỏng trong nước muối đậm đặc, để sản xuất muối vảy.
Một bể sôi và bình ngưng được sử dụng để đun sôi nước biển và để nước bay hơi ở 50 ° C, ở áp suất dưới khí quyển, được duy trì bằng cách phun nước biển lạnh vào hơi nước trong thiết bị phân tách được đặt ở nhà máy. Muối có nguồn gốc từ biển. Biển được đun trong bể sôi bằng ống titan 70-80 ° C nước ở bên trong. Nước biển quá nhiệt áp suất thấp được đặt tiếp xúc với ống titan, không tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng địa nhiệt.
Nước nóng từ bể đun sôi được sử dụng để làm khô nước muối đậm đặc, tạo ra các bông muối. Nước muối được làm khô trong chảo muối và muối cuối cùng được làm khô trong buồng sấy, từ đó muối đi vào các thùng đóng gói. Do đó, năng lượng vận hành nhà máy chế biến được thu gần như hoàn toàn từ nước thải không được sử dụng cho đến khi nhà máy muối đi vào hoạt động, và một phần từ nước địa nhiệt 115 ° C để bay hơi cuối cùng. Vì vậy, điện không phải là nguồn năng lượng cho quá trình sản xuất mà chỉ được sử dụng để cung cấp năng lượng cho máy bơm, máy thổi khí để thông gió, máy quấn và sử dụng chung trong nhà xưởng.
Một vài từ kết luận
Giá trị tiềm năng của tài nguyên địa nhiệt để sử dụng trực tiếp cho công nghiệp vẫn còn bị đánh giá thấp và có thể đạt được một cách hiệu quả về mặt kỹ thuật và khả thi về mặt kinh tế. Xem xét tiềm năng to lớn cho các ứng dụng công nghiệp đòi hỏi nhiệt dưới 120 ° C, ứng dụng công nghiệp nên được điều tra một cách có hệ thống khi xác định phạm vi các hoạt động khai thác tiềm năng cho một lĩnh vực địa nhiệt nhất định hoặc các ngành công nghiệp nên bắt đầu điều tra xem các nguồn địa nhiệt có thể có sẵn gần nơi sản xuất của chúng hay không.
