Nguồn năng lượng vô tận mà con người có thể sử dụng trong 2,3 tỷ năm lại ẩn sâu 20 km dưới lòng đất? Hoa Kỳ đang phát triển

Một công ty ở Mỹ đã đạt được tiến bộ đột phá trong lĩnh vực này và bắt đầu khai thác tài nguyên địa nhiệt trước thời hạn.

Công ty này đã công bố phát triển một loại mũi khoan mới mà họ tuyên bố có thể khoan sâu 20.000 mét dưới lòng đất và thu được nguồn năng lượng địa nhiệt vô tận.

Nhưng tuyên bố này có đáng tin không? Năng lượng địa nhiệt có thực sự vô tận?

Năng lượng địa nhiệt là gì

Để hiểu sâu sắc về năng lượng địa nhiệt, trước tiên chúng ta phải hiểu cấu trúc bên trong của trái đất. Cấu trúc của Trái đất được chia thành ba cấp độ chính: lớp vỏ, lớp phủ và lõi. Ba cấp độ này cùng nhau tạo thành hành tinh xanh mà chúng ta đang đứng và nguồn năng lượng địa nhiệt chủ yếu đến từ lớp phủ sâu trong lòng trái đất.

Khi trái đất được hình thành lần đầu tiên cách đây 4,6 tỷ năm, các vật chất bên trong lớp vỏ trái đất đã trộn lẫn với nhau tạo thành một trạng thái tương đối hỗn loạn không có cấu trúc phân cấp rõ ràng.

Tuy nhiên, theo thời gian, Trái Đất dần phát triển thành cấu trúc mà chúng ta biết ngày nay. Trong quá trình tiến hóa này, các nguyên tố nặng dần dần chìm xuống, trong khi các nguyên tố nhẹ nổi lên, cuối cùng hình thành nên cấu trúc phân cấp trong vỏ trái đất.

Lớp phủ là nơi chính trong lớp vỏ Trái đất nơi nhiệt được giải phóng liên tục. Lớp này chủ yếu bao gồm oxy, silicon, magiê, sắt và các nguyên tố khác và là nguồn gốc của hoạt động nhiệt trong lớp vỏ trái đất. Hoạt động nhiệt này không chỉ ảnh hưởng đến cấu trúc địa chất của bề mặt trái đất mà còn là nguồn năng lượng địa nhiệt.

Do đó, năng lượng địa nhiệt không đến từ độ sâu thanh khiết của trái đất mà từ cấu trúc được xác định rõ ràng bên trong lớp vỏ trái đất, đặc biệt là lớp phủ, vùng hoạt động nhiệt bao gồm nhiều nguyên tố. Để khai thác tiềm năng của năng lượng địa nhiệt, chúng ta cần hiểu sâu hơn về động cơ nhiệt này trong lớp vỏ Trái đất.

Năng lượng địa nhiệt chủ yếu đến từ sức nóng của lớp vỏ trái đất. Khái niệm vỏ trái đất từng được học giả Li Siguang đề xuất là nguồn gốc của năng lượng địa nhiệt.

Sâu trong lòng đất, nhiệt lượng liên tục được truyền lên bề mặt trái đất, hình thành các chuyển động đối lưu mạnh, ảnh hưởng đến sự trôi dạt của các mảng lục địa, thậm chí gây ra các thảm họa thiên nhiên như núi lửa, động đất.

Trước nguồn tài nguyên địa nhiệt được một công ty Mỹ tuyên bố có khả năng cung cấp năng lượng cho toàn nhân loại trong 2,3 tỷ năm. Liệu nguồn cung cấp nhiệt trong lớp vỏ trái đất có đủ để duy trì nhu cầu năng lượng khổng lồ như vậy hay không là một vấn đề phức tạp liên quan đến cấu trúc sâu bên trong trái đất và sự phân hủy vật chất.

Các nhà khoa học đưa ra giả thuyết rằng trái đất đã tồn tại được 4,5 tỷ năm và sức nóng bên trong vỏ trái đất chủ yếu đến từ sự phân hủy của các nguyên tố trong lõi. Theo tốc độ phân rã hiện nay, trái đất có thể tiếp tục tỏa nhiệt trong 1/3 thời gian còn lại trong 2,3 tỷ năm.

Về mặt lý thuyết, điều này ủng hộ khả năng năng lượng địa nhiệt có thể được cung cấp trong thời gian cực kỳ dài, nhưng liệu điều này có thực sự xảy ra hay không đòi hỏi phải có nghiên cứu khoa học chuyên sâu hơn để xác minh.

Khi xem xét tính bền vững của năng lượng địa nhiệt, chúng ta không chỉ cần chú ý đến tốc độ phân hủy nhiệt trong vỏ trái đất mà còn phải xem xét liệu việc khai thác và sử dụng năng lượng địa nhiệt có tác động không thể khắc phục được đối với trái đất hay không.

Sự phát triển và đổi mới của khoa học và công nghệ, đặc biệt là công nghệ mũi khoan mới do các công ty Mỹ đề xuất, có thể mang lại khả năng khai thác địa nhiệt sâu hơn. Tuy nhiên, việc này phải được thực hiện một cách thận trọng để tránh những tổn hại không thể khắc phục được đối với cấu trúc bên trong của vỏ trái đất.

Việc phát triển năng lượng địa nhiệt có vai trò quan trọng trong việc giải quyết khủng hoảng năng lượng và thúc đẩy phát triển bền vững. Trong khi tận dụng triệt để năng lượng địa nhiệt, các nhà khoa học và kỹ sư cần tiếp tục tiến hành nghiên cứu chuyên sâu để đảm bảo cấu trúc bên trong và môi trường của trái đất có thể được bảo vệ hoàn toàn trong quá trình khai thác.

Chỉ với sự thúc đẩy chung của công nghệ và khoa học, chúng ta mới có thể sử dụng tốt hơn năng lượng sâu trong lòng đất và đạt được sự tồn tại hài hòa giữa nhu cầu năng lượng của con người và môi trường trái đất.

Khai thác sâu

Khai thác sâu năng lượng địa nhiệt là một phương tiện quan trọng để con người có được nguồn tài nguyên địa nhiệt sâu hơn. Trong vài thập kỷ qua, các nhà khoa học đã nỗ lực khám phá và khai thác nguồn tài nguyên địa nhiệt ngày càng dồi dào bằng cách khoan giếng sâu hơn vào lòng đất. Tuy nhiên, cách làm này cũng gặp phải hàng loạt hạn chế và khó khăn.

Đầu tiên, khi độ sâu tăng lên, nhiệt độ dưới lòng đất tăng dần, điều này trở thành vấn đề chính khi khai thác sâu. Mặc dù khai thác mỏ sâu được coi là hình thức thu năng lượng chính trong tương lai nhưng nó cũng gây ra những vấn đề nghiêm trọng về nhiệt. Làm việc trong môi trường nhiệt độ cao có thể gây rối loạn chức năng thể chất ở thợ mỏ và gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe.

Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học đã đề xuất một phương pháp khai thác địa nhiệt tiên tiến - phun nước để thu nhiệt. Phương pháp này đạt được mục đích là giảm nhiệt độ của đá xung quanh bằng cách bơm nước vào đá xung quanh, mái và sàn của đường hầm và tận dụng sự trao đổi nhiệt giữa nước và tường đá.

Việc bơm nước để thu nhiệt không chỉ có thể giảm thiểu thiệt hại do nhiệt một cách hiệu quả mà còn có tính hợp lý nhất định từ góc độ kinh tế. Ý tưởng cốt lõi của phương pháp khai thác địa nhiệt này là trao đổi nhiệt với các bức tường đá xung quanh mỏ thông qua sự tuần hoàn của nước, để nhiệt độ của đá xung quanh giảm xuống, từ đó đảm bảo an toàn cho người thợ mỏ trong môi trường khai thác sâu.

Từ góc độ kinh tế, phương pháp này giúp giảm số lượng máy làm mát không khí được sử dụng và chi phí điện, đồng thời cung cấp giải pháp khả thi hơn cho việc khai thác sâu.

Tuy nhiên, mặc dù phương pháp chiết nhiệt phun nước cho kết quả tốt về mặt lý thuyết nhưng vẫn cần hết sức thận trọng khi vận hành thực tế. Để khai thác sâu năng lượng địa nhiệt, việc đổi mới công nghệ và bảo vệ môi trường cần được quan tâm đồng đều.

Trong khi theo đuổi năng lượng, chúng ta phải đảm bảo rằng tác động lên cấu trúc bên trong của vỏ trái đất và môi trường được kiểm soát và bảo vệ một cách hiệu quả. Bằng cách này, việc khai thác sâu năng lượng địa nhiệt thực sự có thể trở thành sự hỗ trợ mạnh mẽ cho năng lượng bền vững trong tương lai.

Trong lịch sử trước đây, việc khai thác sâu tương tự đã được thực hiện ở Liên Xô và Qatar, nhưng nó đã bị gián đoạn do các vấn đề như rơi mũi khoan và đá cứng.

Các mũi khoan mới của Mỹ tuyên bố có thể dễ dàng giải quyết những vấn đề này, nhưng vẫn còn nhiều biến số chưa biết trong khai thác sâu.

Các nhà khoa học đã bày tỏ sự nghi ngờ về tính khả thi của mũi khoan mới này. Mức độ cứng sâu bên trong đá là rất lớn và không nên đánh giá thấp. Mặc dù mũi khoan mới tuyên bố có thể làm tan chảy đá nhưng trên thực tế, nó có thể gặp phải những tai nạn bất ngờ như phun trào magma trong quá trình này, gây ra rủi ro đáng kể cho con người.

Phần kết luận

Năng lượng địa nhiệt là một lựa chọn quan trọng cho sự phát triển bền vững trong tương lai của chúng ta. Khai thác sâu sẽ mang lại cho chúng ta khả năng thu được nhiều năng lượng dồi dào hơn, nhưng nó cũng sẽ phải đối mặt với các vấn đề như thiệt hại do nhiệt. Sự xuất hiện của các mũi khoan mới của Mỹ chắc chắn đã mang lại hy vọng mới cho việc khai thác sâu, nhưng tính khả thi của nó vẫn cần được xác minh thực tế hơn.

Trong sự phát triển trong tương lai, chúng ta cần chú ý hơn đến nghiên cứu khoa học và giải quyết các vấn đề trong khai thác sâu thông qua các phương tiện kỹ thuật. Chỉ khi đó chúng ta mới có thể sử dụng tốt hơn nguồn năng lượng nhiệt trong vỏ trái đất và góp phần vào sự thịnh vượng và phát triển bền vững của xã hội loài người.