Năng lượng địa nhiệt chống biến đổi khí hậu

Nhiều nhà lãnh đạo nhà nước đã tập trung vào việc tích trữ pin hoặc bảo quản hệ thống nhà máy hạt nhân để bổ sung cho tuabin gió và tấm pin mặt trời. Một số người đang bắt đầu coi địa nhiệt - hiện cung cấp chưa đến một nửa phần trăm điện năng đất nước - như một nguồn điện chưa được sử dụng hết có thể được truy cập 24/7. Giới chuyên gia cho rằng gần như mọi quốc gia phương Tây đều có thể khai thác nhiều năng lượng địa nhiệt hơn, với tiềm năng sản xuất tới 5% nguồn cung điện quốc gia bằng công nghệ hiện có. Một số hệ thống mới nổi, nếu thành công, có thể tăng con số đó lên tới 15%.

Jared Polis - Thống đốc bang Colorado, đảng viên đảng Dân chủ và chủ tịch Tổ chức Năng lượng Địa nhiệt New York (NY-GEO) gồm 22 thành viên - thông báo nhóm sẽ khởi động một sáng kiến để khám phá sự mở rộng của nguồn tài nguyên “kém phát triển”. Hiệp hội nghiên cứu những thách thức cho phép, các vấn đề về lực lượng lao động, thị trường và lập bản đồ, cùng một số yếu tố khác. Những người ủng hộ năng lượng địa nhiệt thừa nhận rằng việc mở rộng quy mô ngành công nghiệp có thể sẽ cần sự hỗ trợ đáng kể từ công chúng.

Điều đó có thể bao gồm các khoản cho vay được đảm bảo cho hoạt động khoan giếng không chắc chắn, đại tu theo quy định và đầu tư nhân sự, hoặc thậm chí là ủy thác cho các nhà máy điện “cơ bản” hơn - mà sản lượng vẫn ổn định - từ nguồn tái tạo. Mặc dù những nỗ lực ban đầu hỗ trợ địa nhiệt đã nhận được sự ủng hộ rộng rãi của lưỡng đảng, nhưng vẫn chưa rõ giới lập pháp Mỹ sẵn sàng đi bao xa để nghiêng về quy mô có lợi.

Cũng như hầu hết các nguồn năng lượng, một số dự án địa nhiệt đã vấp phải sự phản đối từ những người dân địa phương chống lại sự phát triển ở một số khu vực nhất định. Một bộ lạc ở Nevada chống lại một dự án được đề xuất do lo ngại sẽ làm hỏng chuỗi suối nước nóng mà họ coi là linh thiêng, trong khi một nhà máy ở Hawaii từ lâu đã vấp phải sự phản đối từ cộng đồng do tiếng ồn và rò rỉ hydro sulfua. Trong khi đó, các bang ở mọi khu vực có thể sử dụng công nghệ địa nhiệt phục vụ nhu cầu sưởi ấm và làm mát các tòa nhà, ngay cả ở những khu vực không đủ tài nguyên để cung cấp năng lượng cho nhà máy điện.

Giới chuyên gia cho rằng máy bơm nhiệt địa nhiệt có thể làm giảm lượng khí thải tạo ra bởi các lò đốt khí tự nhiên cũng như hệ thống sưởi ấm dựa trên nhiên liệu hóa thạch khác. Đầu năm 2022, giới lập pháp New York và Massachusetts thông qua nhiều biện pháp khuyến khích áp dụng hệ thống sưởi và làm mát bằng địa nhiệt.

Tìm kiếm sự nhất quán

Nhằm tiếp cận năng lượng địa nhiệt, kỹ sư phải tìm đá thấm với những vết nứt có chứa chất lỏng nóng. Nevada cung cấp hơn 9% điện năng từ năng lượng địa nhiệt, trong khi California đạt 6% - theo Cơ quan Thông tin Năng lượng Mỹ (EIA). Hai bang này sản xuất khoảng 95% năng lượng địa nhiệt quốc gia - với Hawaii, Idaho, New Mexico, Oregon và Utah đóng góp một lượng nhỏ hơn nhiều. Cộng đồng chuyên gia địa nhiệt cho biết, giới lãnh đạo Nevada cam kết mạnh mẽ với ngành, tạo ra một hệ thống quản lý hiệu quả cho phép sản xuất phát triển. Giới lãnh đạo ngành cho biết những quy định của California cũng rõ ràng, mặc dù hạn chế hơn.

Tuy nhiên, nhiều bang khác thiếu kinh nghiệm và nhân sự cần thiết để giám sát loại hoạt động khoan cần thiết cho năng lượng địa nhiệt. Một số người ủng hộ ngành hy vọng sáng kiến của nhóm thống đốc về vấn đề này sẽ tạo ra sự nhất quán hơn. Nick Goodman, Giám đốc điều hành Cyrq Energy, nhà sản xuất địa nhiệt với mạng lưới nhà máy trải dài 4 bang, cho biết: “Việc tiêu chuẩn hóa sẽ rất hữu ích. Những thách thức cho phép mà địa nhiệt phải đối mặt còn khốc liệt hơn gió và mặt trời”.

Ở Colorado, cộng đồng lập pháp thông qua một biện pháp vào đầu năm 2022 đặt năng lượng địa nhiệt ngang hàng với năng lượng mặt trời. Luật giới hạn những khoản phí mà chính phủ có thể áp đặt đối với các hệ thống địa nhiệt, thúc đẩy giáo dục người tiêu dùng và yêu cầu văn phòng năng lượng của bang đưa địa nhiệt vào như một nguồn tài nguyên mà công ty tiện ích có thể sử dụng trong kế hoạch giảm phát thải CO2.

Rob Woodward, thượng nghị sĩ bang Colorado và người đồng bảo trợ dự luật, cho biết năng lượng địa nhiệt giúp ích phần lớn cho việc kích hoạt hệ thống sưởi và làm mát khu dân cư quy mô nhỏ. Trong khi đó, giới lập pháp Tây Virginia thông qua một đạo luật trong năm 2022 nhằm thiết lập chương trình quản lý đối với năng lượng địa nhiệt. Giới chuyên gia cho rằng bang này có tiềm năng lớn để sưởi ấm và làm mát bằng địa nhiệt, trong khi đó cộng đồng nhà lập pháp cũng coi đây là nguồn điện đầy hứa hẹn.

Thuận lợi và thách thức

Ngoài việc cung cấp điện liên tục, năng lượng địa nhiệt cũng cần ít không gian hơn so với các dự án năng lượng mặt trời và gió, song một số dự án đã gây ra phản ứng dữ dội đối với việc chuyển đổi đất từ sử dụng nông nghiệp và sử dụng rừng. Woodward, nhấn mạnh: “Địa nhiệt đều ở dưới lòng đất.

Gió và mặt trời chiếm nhiều không gian, tác động đến các loài chim và động vật hoang dã, và nhiều lần chiếm đất canh tác hiệu quả”. Nhiều người ủng hộ nghĩ rằng một ngành công nghiệp địa nhiệt đang phát triển có thể tận dụng thiết bị khoan và lực lượng lao động đang phục vụ cho ngành dầu khí ngày nay, đồng thời đưa các nhà máy nhiên liệu hóa thạch ngừng hoạt động trở lại hoạt động và thậm chí có thể khai thác giếng dầu bị bỏ hoang.

Bất chấp những lợi thế tiềm năng đó, giới chuyên gia cho rằng năng lượng địa nhiệt cần sự giúp đỡ từ chính phủ mới đạt được tiềm năng của nó. Đối với những người mới bắt đầu, việc khoan và vận hành nhà máy địa nhiệt sẽ tốn kém hơn so với việc lắp đặt tuabin gió hoặc bảng điều khiển năng lượng mặt trời. Những người ủng hộ địa nhiệt lập luận rằng các quốc gia có nhiệm vụ năng lượng sạch nên yêu cầu một tỷ lệ nhất định của năng lượng đến từ các nguồn tải cơ sở - chẳng hạn như hạt nhân, thủy điện.

Goodman, bình luận: “California xây dựng rất nhiều năng lượng mặt trời, nếu không có năng lượng này, vấn đề sẽ trở nên rất thách thức đối với lưới điện. Nhận thức được giá trị của nguồn điện cơ bản cần bổ sung cho gió và mặt trời sẽ là điều quan trọng đối với thị trường”. Sự không chắc chắn cũng là một yếu tố cản trở chính. Để khoan một giếng có thể tốn hàng triệu USD và không phải địa điểm nào cũng phù hợp.

Amanda Kolker, giám đốc chương trình phòng thí nghiệm về địa nhiệt Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia (NREL), cho biết Bộ Năng lượng Mỹ (DOE) từng giải quyết rủi ro bằng cách hoàn trả chi phí cho các công ty khi giếng khoan không thành công. Một số người ủng hộ cho biết các bang ở Mỹ có thể tăng cường phát triển địa nhiệt nếu họ cam kết trang trải chi phí cho máy khoan đối với các giếng không thể biến thành năng lượng.

Horne, giáo sư Stanford, bình luận: “Khi (các công ty) khoan một số giếng mà không thành công, điều đó làm tăng thêm chi phí tổng thể của địa nhiệt. Việc để chính phủ nắm giữ rủi ro đó đã rất thành công trong thập niên 1980 nhằm thúc đẩy mở rộng địa nhiệt”.

Những người ủng hộ địa nhiệt cũng kêu gọi giới lập pháp tạo điều kiện dễ dàng hơn trong việc xây dựng các đường truyền tải điện. Trong nhiều trường hợp, các nguồn địa nhiệt đầy hứa hẹn nằm ở xa mạng lưới điện cần thiết để đưa chúng ra thị trường. Giới lãnh đạo ngành công nghiệp ghi nhận những nỗ lực của nhà nước, chủ yếu thông qua hệ thống trường đại học, để lập bản đồ vị trí nơi các nguồn địa nhiệt nằm gần bề mặt.

Sưởi ấm và làm mát

So với việc sử dụng để tạo ra điện, việc khai thác năng lượng địa nhiệt phục vụ sưởi ấm và làm mát các tòa nhà tương đối đơn giản và có thể được thực hiện ở hầu hết mọi nơi. Máy bơm nhiệt có thể sử dụng hơi ấm từ dưới lòng đất để sưởi ấm tòa nhà vào mùa đông và hút nhiệt trở lại dưới lòng đất vào mùa hè.

Woodward, nghị sĩ bang Colorado, nhận định: “Một trong những mục đích sử dụng hàng đầu đối với điện và khí đốt tự nhiên là chạy máy điều hòa không khí và sưởi ấm trong nhà. Máy bơm nhiệt địa nhiệt hứa hẹn giải quyết 80 đến 90% nhu cầu sưởi ấm và làm mát của một ngôi nhà”. Cộng đồng nhà lập pháp New York thông qua một đạo luật vào đầu năm 2022 cho phép công ty tiện ích tạo ra các mạng lưới để phân phối nhiệt địa nhiệt - giống như mạng lưới đường dẫn khí đốt hoạt động ngày nay.

Đầu năm 2022, giới lập pháp Massachusetts chỉ thị cho các nhà quản lý bang dễ dàng hơn trong việc thay thế hệ thống sưởi ấm bằng khí đốt từ nguồn tái tạo, chẳng hạn như năng lượng địa nhiệt. Và ở New York, giới lập pháp chấp thuận một khoản tín dụng thuế nhằm khuyến khích chủ nhà lắp đặt máy bơm nhiệt địa nhiệt.

Bang New York cũng thông qua một đạo luật vào đầu năm 2022 cho phép công ty tiện ích tạo ra các mạng lưới phân phối nhiệt địa nhiệt, giống như đường dẫn khí đốt hoạt động ngày nay. Bill Nowak, thành viên hội đồng quản trị NY-GEO, bình luận: “Nó được coi là một cách để đến toàn bộ khu vực lân cận cùng một lúc. Nhiều tòa nhà có thể sử dụng cùng một lỗ khoan hoặc hệ thống và mọi người thực sự xem đó là một cách để mở rộng quy mô”.