Việc chuyển từ nhiên liệu hóa thạch sang các nguồn năng lượng tái tạo như gió và mặt trời sẽ đòi hỏi những cách tốt hơn để lưu trữ năng lượng để sử dụng khi mặt trời không chiếu sáng hoặc gió không thổi. Một nghiên cứu mới của các nhà nghiên cứu tại Penn State đã phát hiện ra rằng việc tận dụng nhiệt địa nhiệt tự nhiên trong các giếng dầu và khí đốt cạn kiệt có thể cải thiện hiệu quả của một giải pháp lưu trữ năng lượng được đề xuất: lưu trữ năng lượng bằng khí nén (CAES).
Vì năng lượng xanh, như gió và mặt trời, là không liên tục, nên việc lưu trữ năng lượng để sử dụng sau này là rất quan trọng. Các nhà khoa học của Penn State phát hiện ra rằng việc tận dụng nhiệt địa nhiệt tự nhiên trong các giếng dầu và khí đốt cạn kiệt có thể cải thiện hiệu quả của một giải pháp lưu trữ được đề xuất — lưu trữ năng lượng khí nén. Tín dụng: Werner Slocum / Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia
Các nhà nghiên cứu gần đây đã công bố phát hiện của mình trên Tạp chí Lưu trữ Năng lượng.
Các nhà máy CAES nén không khí và lưu trữ dưới lòng đất khi nhu cầu năng lượng thấp và sau đó trích xuất không khí để tạo ra điện khi nhu cầu cao. Nhưng chi phí khởi động hiện đang hạn chế sự phát triển thương mại của các dự án này, các nhà khoa học cho biết.
Các nhà nghiên cứu đề xuất một hệ thống lưu trữ năng lượng khí nén hỗ trợ địa nhiệt mới sử dụng các giếng dầu và khí đã cạn kiệt—Cơ quan Bảo vệ Môi trường ước tính có khoảng 3,9 triệu giếng ở Hoa Kỳ—và thấy rằng nó có thể cải thiện hiệu suất lên 9,5% so với công nghệ hiện có. Điều này có nghĩa là phần trăm năng lượng được lưu trữ trong hệ thống có thể được thu hồi và chuyển thành điện lớn hơn, có khả năng tăng lợi nhuận cho các nhà khai thác.
"Sự cải thiện về hiệu quả này có thể là một bước ngoặt để biện minh cho tính kinh tế của các dự án lưu trữ năng lượng bằng khí nén", Arash Dahi Taleghani, giáo sư kỹ thuật dầu khí và khí đốt tự nhiên tại Penn State và là tác giả liên hệ của nghiên cứu cho biết. "Và trên hết, chúng ta có thể tránh đáng kể chi phí trả trước bằng cách sử dụng các giếng dầu và khí đốt hiện có không còn được khai thác nữa. Đây có thể là tình huống đôi bên cùng có lợi".
Các nhà khoa học cho biết việc tái sử dụng các giếng dầu và khí đốt cạn kiệt sẽ cho phép các nhà khai thác tiếp cận nguồn nhiệt địa nhiệt trong các khối đá nóng dưới lòng đất, loại bỏ chi phí trả trước cho việc khoan giếng mới và có khả năng khiến công nghệ này hấp dẫn hơn đối với ngành công nghiệp.
Theo Taleghani, các loại khí như khí nén tăng áp suất khi nhiệt độ tăng, nghĩa là các giếng nước nóng có khả năng lưu trữ nhiều năng lượng hơn. Khi cần điện, khí nén nóng sẽ được giải phóng, dẫn động tua bin để tạo ra điện.
"Nếu không tận dụng lợi thế của thiết lập địa nhiệt, bạn sẽ không thể có đủ số liệu đáng khích lệ", Taleghani cho biết, giải thích rằng nhóm đã sử dụng mô phỏng mô hình số để tìm ra rằng việc đặt các hệ thống CAES trong các giếng dầu và khí đốt bị bỏ hoang làm tăng đáng kể nhiệt độ không khí trong các hệ thống. "Và trên hết, việc khoan các giếng mới có thể không biện minh cho tính kinh tế của loại hình lưu trữ này. Nhưng bằng cách kết hợp hai yếu tố này và bằng cách tiến hành qua lại giữa mô hình và mô phỏng, chúng tôi thấy rằng đây có thể là một giải pháp rất tốt".
Theo các nhà nghiên cứu, các tùy chọn lưu trữ năng lượng như CAES đặc biệt quan trọng trong quá trình chuyển đổi sang năng lượng sạch vì chúng giúp giải quyết bản chất không liên tục của các nguồn năng lượng tái tạo. Bằng cách lưu trữ năng lượng tái tạo dư thừa và giải phóng khi cần, lưu trữ năng lượng góp phần vào sự ổn định và độ tin cậy của lưới điện.
"Vấn đề là đôi khi khi chúng ta cần năng lượng, lại không có ánh nắng mặt trời hoặc không có gió", Taleghani cho biết. "Đó là rào cản lớn đối với việc mở rộng hơn nữa hầu hết năng lượng tái tạo mà chúng ta có. Đó là lý do tại sao việc có một số dung lượng lưu trữ để hỗ trợ lưới điện là rất quan trọng".
Các nhà nghiên cứu cho biết việc tái sử dụng các giếng dầu và khí đốt đã cạn kiệt cũng có thể giúp giảm thiểu tác động tiềm tàng đến môi trường của các giếng bị bỏ hoang và có khả năng tạo ra cơ hội việc làm mới ở những khu vực có truyền thống lâu đời trong ngành năng lượng.
Chỉ riêng tại Pennsylvania, các cơ quan quản lý ước tính có hàng trăm nghìn giếng mồ côi và bị bỏ hoang. Nếu những giếng này bịt kín không đúng cách hoặc bị hư hỏng, chúng có thể rò rỉ khí mê-tan vào khí quyển và nước ngầm.
Taleghani cho biết: "Nếu chúng ta sử dụng các giếng hiện có, về cơ bản chúng ta sẽ đạt được hai mục tiêu chỉ bằng một hòn đá". "Đầu tiên, chúng ta sẽ bịt kín các giếng này. Điều đó sẽ ngăn chặn mọi rò rỉ tiềm ẩn. Và sau đó, nếu chúng ta tái sử dụng các giếng này để lưu trữ năng lượng, chúng ta vẫn đang sử dụng cơ sở hạ tầng hiện có tại các cộng đồng này. Nó có khả năng duy trì việc làm trong khu vực và cho phép các cộng đồng trở thành một phần của tương lai năng lượng".
Ngoài ra, những người đóng góp cho nghiên cứu từ Penn State còn có Derek Elsworth, Chủ tịch G. Albert Shoemaker về Kỹ thuật Khoáng sản và giáo sư về năng lượng và kỹ thuật địa môi trường; và Qitao Zhang, một học giả sau tiến sĩ, thuộc Khoa Năng lượng và Kỹ thuật Khoáng sản của Gia đình John và Willie Leone.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
