Kho báu khổng lồ đủ dùng 20 triệu năm được phát hiện, đội ngũ chuyên gia lập tức khoan hố sâu nhất thế giới để tiếp cận

Công ty công nghệ năng lượng Quaise, xuất thân từ Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), đang khoan xuống độ sâu chưa từng có trong lịch sử bằng cách sử dụng công nghệ từng được sử dụng để nghiên cứu phản ứng hạt nhân nhiệt hạch. Mục tiêu khai thác năng lượng địa nhiệt siêu tới hạn vì đây là một nguồn năng lượng sạch gần như vô hạn có khả năng thay thế nhiên liệu hóa thạch trên toàn cầu.

Chúng ta đều biết lõi Trái đất rất nóng – nhưng ít ai hình dung được quy mô thực sự. Nhiệt độ tại trung tâm lõi sắt của Trái đất ước tính lên đến 5.200 độ C, được tạo ra từ sự phân rã của các nguyên tố phóng xạ và phần nhiệt còn lại từ thời điểm hành tinh hình thành.

Theo kỹ sư nghiên cứu nhiệt hạch Paul Woskov từ MIT, nếu có thể khai thác được chỉ 0,1% năng lượng dưới lòng đất, nhân loại có thể đủ điện dùng cho hơn 20 triệu năm.

Tuy nhiên, vấn đề nằm ở chỗ: Làm sao tiếp cận được nguồn nhiệt đó. Các nhà máy địa nhiệt hiện tại chỉ có thể xây dựng ở những nơi có nguồn nhiệt gần bề mặt, thuận tiện truyền tải – vốn cực kỳ hiếm. Vì vậy, năng lượng địa nhiệt hiện chỉ chiếm khoảng 0,3% tiêu thụ năng lượng toàn cầu.

Phát hiện "kho báu" năng lượng khổng lồ nằm trong lòng đất (Ảnh minh họa).

Dự án khoan sâu nhất mà con người từng thực hiện là hố siêu sâu Kola tại Nga, bắt đầu từ năm 1970 và dừng lại ở độ sâu 12.289m vào năm 1989 – sâu hơn cả đáy đại dương, nhưng vẫn chưa chạm tới lớp phủ (mantle) của Trái đất.

Nhiệt độ tại đó cao hơn dự kiến (180 độ C thay vì 100 độ C), đá trở nên xốp và chứa nhiều chất lỏng, khiến điều kiện khoan trở nên gần như không thể kiểm soát. Các dự án tương tự tại Đức cũng phải dừng lại sớm vì gặp khó khăn tương tự, dù đã chi hàng trăm triệu euro.

Tuy độ sâu này chưa đủ để tạo ra năng lượng địa nhiệt hiệu quả, nhưng lại quá nóng và phức tạp để tiếp tục khoan bằng công nghệ truyền thống.

Công nghệ khoan bằng năng lượng định hướng (directed-energy drilling) đang mở ra một hướng đi mới. Thay vì sử dụng mũi khoan vật lý, các nhà nghiên cứu dùng chùm sóng năng lượng tần số cao để làm nóng, làm tan chảy và phá vỡ đá trước khi tiếp xúc trực tiếp.

Đặc biệt, công nghệ gyrotron – phát minh từ Liên Xô trong những năm 1960 – được tái ứng dụng để phục vụ công nghệ này. Gyrotron tạo ra sóng điện từ ở dải tần millimeter (30–300 GHz), có thể truyền đi hàng chục km với hiệu suất hơn 90%, không bị phân tán như laser.

Theo báo cáo của Bộ Năng lượng Mỹ, với gyrotron công suất 1 MW, người ta có thể khoan với tốc độ 70 mét/giờ, tạo ra các đường hầm nhỏ có thể chịu nhiệt và không cần bê tông gia cố. Đá được nung chảy sẽ tự biến thành một lớp kính bọc quanh thành giếng khoan – vừa chống thấm, vừa tăng độ bền.

Ra đời năm 2018, Quaise Energy kết hợp khoan xoay truyền thống với công nghệ gyrotron, sử dụng khí argon để làm mát và đẩy vật chất nóng lên khỏi giếng khoan.

Mục tiêu của Quaise là khoan sâu tới 20km – gấp đôi độ sâu kỷ lục trước đây – chỉ trong 100 ngày (so với 20 năm của Kola). Ở độ sâu đó, nhiệt độ dự kiến lên tới 500 độ C, đủ để chuyển nước thành trạng thái siêu tới hạn – giúp nhà máy điện khai thác gấp 10 lần năng lượng so với hệ thống địa nhiệt thường.

Công ty đã huy động được 105 triệu USD, và đặt mục tiêu gọi thêm 200 triệu USD để xây dựng nhà máy điện đầu tiên. Cuối năm 2025, Quaise sẽ thực hiện thử nghiệm thực địa lớn tại Texas.

Một phần trong chiến lược của Quaise là tận dụng hạ tầng sẵn có của các nhà máy điện than – vốn đang dần bị loại bỏ vì lý do môi trường. Bằng cách thay thế nguồn nhiệt hóa thạch bằng năng lượng địa nhiệt siêu tới hạn, các nhà máy này có thể tiếp tục vận hành vô thời hạn mà không phát thải carbon.

Hiện Quaise đã hợp tác với Nevada Gold Mines để bắt đầu ứng dụng công nghệ vào các địa điểm hiện có. Nếu thành công, công nghệ này có thể được nhân rộng toàn cầu – nơi đâu có vỏ Trái đất, nơi đó có năng lượng.

“Trong vài thập kỷ tới, thế giới sẽ cần một lượng năng lượng khổng lồ mà không gây ra khí thải carbon. Công nghệ mà Quaise đang phát triển là một giải pháp hiệu quả và có thể mở rộng rất lớn, giúp chúng ta tiến gần hơn đến mục tiêu sử dụng nguồn điện sạch, ổn định và lâu dài”, ông Mark Cupta, Giám đốc Quỹ Prelude Ventures – đơn vị đã đầu tư vào Quaise, chia sẻ.

Nếu mọi thứ diễn ra đúng như kế hoạch, Quaise có thể tái khởi động nhà máy điện than đầu tiên bằng địa nhiệt vào năm 2028, sau đó nhân rộng mô hình này trên toàn cầu. Với hơn 8.500 nhà máy điện than đang hoạt động, tổng công suất 2.000 GW cần chuyển đổi trước năm 2050, cơ hội là vô cùng lớn.

Khác với điện mặt trời hay điện gió cần diện tích lớn và phụ thuộc thời tiết, điện địa nhiệt siêu sâu gần như không chiếm không gian, hoạt động ổn định 24/7, và có thể tạo nên sự chuyển dịch địa chính trị toàn cầu – nơi quốc gia nào cũng có thể tiếp cận nguồn năng lượng sạch, bền vững ngay dưới lòng đất của mình.