Các thí nghiệm mới trong phòng thí nghiệm, mô phỏng các điều kiện bên dưới lớp vỏ Trái Đất, cho thấy có thể khai thác năng lượng từ các loại đá siêu nóng, sâu dưới lòng đất. Trong khi các nghiên cứu trước đây kết luận rằng, trạng thái bán rắn của các loại đá này khiến điều này trở nên bất khả thi.
Nhóm nghiên cứu từ Ecole Polytechnique Fédéral de Lausanne (EPFL) cho biết, công trình của họ là một trong những công trình đầu tiên cho thấy một phương pháp tiếp cận khả thi, nhưng các nhà địa chất vẫn chưa thống nhất về cách khai thác dạng năng lượng này, do trạng thái vật chất của các loại đá siêu nóng, siêu sâu.
Trạng thái vật chất của loại đá siêu nóng này không giống như loại đá mà chúng ta vẫn thấy quen thuộc. Đá sâu bên dưới lớp vỏ Trái đất, dưới áp suất và nhiệt độ cao, hơn 3750C (7070F) có tính dẻo hoặc dính, trái ngược với viên đá cứng giòn có thể đập vỡ từ sân nhà bạn. Do đó, một số người cho rằng, loại đá này không thể tạo ra các vết nứt.
Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu khám phá rằng, những tảng đá như vậy có thể tạo các vết nứt, cho phép hơi nước siêu tới hạn, một dạng hơi nước chỉ có thể tồn tại trong điều kiện khắc nghiệt, đi qua lớp cản và lên đến bề mặt. Việc tiếp cận sẽ cung cấp nguồn năng lượng địa nhiệt từ những tảng đá siêu nóng, sâu dưới lòng đất.
Theo báo cáo năm 2021 của Clean Air Task Force (CATF), được nhóm nghiên cứu trích dẫn, hơi nước siêu tới hạn này “có thể xuyên qua các vết nứt nhanh hơn, dễ dàng hơn, mang nhiều năng lượng hơn lên bề mặt cho mỗi giếng, gấp khoảng năm đến mười lần năng lượng do các giếng địa nhiệt thương mại hiện nay tạo ra”.
Nhóm nghiên cứu đã tìm ra phương pháp mô phỏng các điều kiện này trong môi trường phòng thí nghiệm. Tại Phòng thí nghiệm cơ học đá thực nghiệm ở EPFL, cơ sở của nhóm nghiên cứu có một máy mô phỏng được thiết kế đặc biệt, cho phép nhóm kiểm tra lý thuyết của họ mà không cần đào sâu hàng dặm bên dưới bề mặt Trái đất.
Đúng như dự đoán, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng đá siêu nóng, siêu sâu thực sự có thể bị nứt vỡ nếu áp suất đủ lớn được áp dụng nhanh chóng. Các tác giả giải thích, nghiên cứu cho thấy đá sẽ vỡ vụn trong những điều kiện này, nhưng cần phải chịu ứng suất nhanh để làm được như vậy.
Trong phần kết luận của nghiên cứu, các tác giả lưu ý, các thí nghiệm của họ chỉ giới hạn trong phòng thí nghiệm và không được thực hiện trong môi trường mà đá siêu nóng biến nước thành hơi nước siêu tới hạn, đặc biệt là ý tưởng thu năng lượng từ đá siêu nóng sâu dưới lòng đất. Tuy nhiên, các thí nghiệm cho thấy rằng, những tảng đá siêu nóng sâu dưới lòng đất nếu chịu ứng suất và nứt, có thể cho phép thu thập năng lượng sạch, tái tạo.
Theo CATF, một tổ chức phi lợi nhuận toàn cầu đang theo đuổi mục tiêu chống lại biến đổi khí hậu, hệ thống địa nhiệt đá siêu nóng, đòi hỏi công nghệ khoan sâu để tiếp cận các loại đá khô ở nhiệt độ khoảng 4000C trở lên. Sau đó, nước được bơm vào hệ thống để tạo ra hơi nước hoặc nước siêu nóng trên bề mặt để vận hành turbine, tạo ra điện. Hệ thống này có tiềm năng năng lượng lớn, giúp các nhà máy điện hoạt động hiệu quả hơn đáng kể.
CATF đang lập danh mục các giếng khoan vào đá ở nhiệt độ lớn hơn 3500C trên toàn cầu để có ý tưởng rõ ràng hơn về nơi nào trên thế giới đạt đến hoặc tiếp cận nhiệt độ siêu nóng. Cho đến nay, họ có cơ sở dữ liệu gồm 48 giếng, mặc dù không phải tất cả giếng này đều có đủ áp suất (22,1 MPa) cần thiết để đủ điều kiện cho mục tiêu khai thác địa nhiệt siêu tới hạn.
CATF cũng đang tiến hành lập bản đồ, mô tả nhiệt trên toàn cầu bằng cách sử dụng mô hình tham chiếu cho các đường đẳng nhiệt chính của Trái đất, với mục đích khám phá nơi có thể tiếp cận được năng lượng đá siêu nóng, bằng cách sử dụng công nghệ hiện có hoặc các công nghệ mới nổi, có thể cho phép khai thác các nguồn địa nhiệt sâu hơn.
Theo CATF, độ sâu của đường đẳng nhiệt khoảng 4000C thay đổi đáng kể trên khắp thế giới, có nhiều khu vực, đường đẳng nhiệt này có thể tiếp cận được ở độ sâu dưới 10 km, nhiều khu vực có thể tiếp cận ở độ sâu từ 10 - 15 km. Nếu công nghệ khoan sâu cải tiến, có thể khai thác nhiệt, sử dụng để sản xuất điện, chúng ta có khả năng phát triển hàng tera-watt điện ở nhiều quốc gia trên toàn cầu, điều này dẫn đến quá trình khử carbon đáng kể trong sản xuất điện.
