Dưới những ngọn đồi ở miền tây Thổ Nhĩ Kỳ, một nguồn năng lượng cổ xưa vẫn đang âm thầm hoạt động. Tại thung lũng Alaşehir, nơi lớp vỏ Trái đất bị kéo giãn và nứt vỡ dưới áp lực kiến tạo, các dòng nước siêu nóng liên tục trào lên từ những đứt gãy sâu, với nhiệt độ thường vượt 200 độ C.
Chính “lò địa chất” này đã đưa nhiệt năng từ lòng đất lên gần bề mặt, tạo nền tảng cho một trong những nguồn năng lượng tái tạo ổn định nhất hiện nay: điện địa nhiệt.
Nằm ở giao điểm của ba mảng kiến tạo lớn, Thổ Nhĩ Kỳ từ lâu đã quen với động đất và hoạt động núi lửa. Tuy nhiên, thay vì chỉ đối mặt với rủi ro, quốc gia này đang tận dụng chính sự bất ổn địa chất để phục vụ phát triển năng lượng.
Hiện Thổ Nhĩ Kỳ đứng thứ tư thế giới về công suất điện địa nhiệt lắp đặt và giữ vị trí số một châu Âu. Hơn 60 nhà máy điện địa nhiệt đang cung cấp khoảng 3% sản lượng điện quốc gia.
Trong bối cảnh nhiên liệu hóa thạch vẫn chi phối hệ thống năng lượng toàn cầu và rủi ro khí hậu ngày càng rõ nét, địa nhiệt đang nổi lên như một giải pháp có giá trị dài hạn.
Các vùng núi lửa mang lại lợi thế đặc biệt cho điện địa nhiệt vì nhiệt năng nằm gần bề mặt. Ở nhiều nơi khác trên thế giới, việc khai thác địa nhiệt đòi hỏi khoan sâu từ 10 km trở lên. Đây là một thách thức kỹ thuật lớn do nhiệt độ cực cao, mũi khoan dễ bị cong và các dụng cụ cắt dễ bị mài mòn.
Lỗ khoan sâu nhất từng được thực hiện là Kola Superdeep Borehole phải mất 24 năm mới đạt độ sâu 12,2 km. Trong khi đó, tại các vùng núi lửa như Alaşehir của Thổ Nhĩ Kỳ, nguồn nhiệt có thể tiếp cận ở độ sâu nông hơn nhiều, giúp các dự án trở nên khả thi về mặt kỹ thuật và chi phí.
Quy trình phát điện địa nhiệt bắt đầu bằng việc khoan một giếng khai thác xuống khoảng 3.000 mét trong lớp vỏ Trái đất. Các khảo sát địa chất được thực hiện kỹ lưỡng để tránh ảnh hưởng đến đất nông nghiệp và nguồn nước ngầm. Quá trình khoan thường kéo dài khoảng 35 ngày.
Dòng chất lỏng địa nhiệt được magma làm nóng sẽ tự nhiên dâng lên bề mặt, đạt nhiệt độ khoảng 165 độ C. Thay vì trực tiếp làm quay tuabin, dòng chất lỏng này truyền nhiệt cho một chất lỏng thứ cấp có điểm sôi thấp hơn trong thiết bị hóa hơi. Khi bốc hơi, chất lỏng thứ cấp tạo ra dòng hơi làm quay tuabin, phát điện qua máy phát và hòa vào lưới điện quốc gia.
Hệ thống được thiết kế theo chu trình khép kín. Sau khi qua tuabin, hơi được làm mát, ngưng tụ trở lại thành chất lỏng. Phần nhiệt còn dư được thu hồi để nâng cao hiệu suất. Chất lỏng địa nhiệt sau khi nguội được bơm trở lại lòng đất. Gần như toàn bộ lượng chất lỏng được tái sử dụng, giúp giảm thiểu chất thải và tác động môi trường.
Ngoài phát điện, địa nhiệt còn mang lại nhiều giá trị bổ sung. Tại cơ sở của Maspo, các nhà nghiên cứu đang khai thác nhiệt địa nhiệt cho nuôi trồng tảo spirulina trong các ao nước ấm. Loại tảo giàu protein này được ứng dụng trong thực phẩm và mỹ phẩm, biến nguồn nước từng bị coi là nước thải thành một hệ sinh thái nghiên cứu sống.
Bên cạnh đó, địa nhiệt cũng được sử dụng cho hệ thống sưởi và làm mát khu vực. Tại Thổ Nhĩ Kỳ, hơn 125.000 hộ gia đình được sưởi ấm bằng địa nhiệt, cùng 4,5 triệu mét vuông nhà kính hoạt động quanh năm.
Dù vậy, địa nhiệt vẫn đối mặt với thách thức lớn về khoan sâu ngoài các vùng núi lửa. Để khắc phục, các công ty như Quaise Energy đang thử nghiệm công nghệ khoan bằng sóng milimet. Trong khi đó, Fervo Energy phát triển kỹ thuật khoan ngang kết hợp thuật toán tối ưu vị trí. Những bước tiến này có thể mở rộng khả năng khai thác địa nhiệt trong tương lai.
Trong bối cảnh điện mặt trời và điện gió vẫn mang tính gián đoạn, còn pin lưu trữ đối mặt nhiều hạn chế, địa nhiệt nổi lên như một nguồn năng lượng ổn định, phát thải thấp và có vòng đời dài. Với những quốc gia có điều kiện địa chất phù hợp như Thổ Nhĩ Kỳ, địa nhiệt không chỉ là giải pháp năng lượng mà còn là lợi thế chiến lược.
Dưới những ngọn đồi Anatolia, nhiệt của Trái đất vẫn âm thầm vận động. Câu hỏi còn lại là con người sẽ khai thác nguồn lực này hiệu quả đến đâu.
Khánh Linh (Theo IE)
