Hơn một nửa lượng điện năng của Vương quốc Anh hiện được cung cấp bởi các nguồn năng lượng tái tạo, chủ yếu từ điện mặt trời, điện gió và thủy điện. Giờ đây, thêm một nguồn năng lượng tái tạo mới, lần đầu tiên được đưa vào lưới điện, đó là điện địa nhiệt.
Nhà máy điện địa nhiệt United Downs ở Cornwall, do công ty Geothermal Engineering Ltd (GEL) vận hành, vừa chính thức đi vào hoạt động, đánh dấu cột mốc quan trọng cho ngành năng lượng tái tạo của “xứ sở sương mù”.
Để hiểu cơ bản cách thức hoạt động của năng lượng địa nhiệt, hãy hình dung Trái đất khoảng 300 triệu năm trước, khi dung nham sâu dưới lòng đất nguội đi, tạo thành các khối đá granite lớn. Loại đá magma này có cấu trúc tinh thể chứa một lượng nhỏ các nguyên tố phóng xạ tự nhiên, như uranium, thorium và kali.
Trải qua một thời gian dài, các khối đá này sinh nhiệt. Các nhà địa chất gọi đây là hệ thống địa nhiệt nằm trong đá granite. Các vết nứt trong đá granite tạo ra các đường dẫn cho chất lỏng chảy. Đây là yếu tố then chốt để khai thác năng lượng nhiệt từ bên trong các khối đá này.
Để khai thác lượng nhiệt trong đá, dự án United Downs thực hiện khoan hai giếng nghiêng ở độ sâu khoảng 5 km dưới mặt đất, cắt ngang khu vực được gọi là đới đứt gãy Porthtowan. Giếng thứ nhất là giếng khai thác, nơi tạo ra nguồn nước nóng có nhiệt độ lên đến 190°C, hơi từ nước nóng này sử dụng để quay turbine sản xuất điện.
Giếng thứ hai, còn gọi là giếng bơm, sử dụng để bơm nước nóng đã làm nguội, xuống trở lại lòng đất sau khi đã đi qua turbine. Nhà máy hoạt động theo chu trình khép kín. Cách tiếp cận này đảm bảo không phát thải vào khí quyển và tính bền vững lâu dài của nguồn năng lượng nhiệt dự trữ.
Không giống như điện gió, điện mặt trời, là các nguồn năng lượng tái tạo phụ thuộc vào thời tiết, điện địa nhiệt có thể hoạt động liên tục. Nhiệt từ địa nhiệt không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi ở bề mặt mặt đất, điều này có nghĩa là nó có thể sản xuất điện ổn định, cả ngày lẫn đêm, quanh năm.
Nhà máy điện địa nhiệt tại United Downs có công suất khoảng 3 MW, tương đương lượng điện đủ cung cấp cho khoảng 10.000 hộ gia đình. Con số này rất thấp so với nhu cầu điện của Vương quốc Anh. Nhưng công suất không phải là yếu tố duy nhất để xem xét. Đó là việc nhìn ra cơ hội trong tương lai của năng lượng địa nhiệt.
Trong khi điện gió và điện mặt trời phụ thuộc vào thời tiết, điện địa nhiệt lại có khả năng sản xuất ổn định liên tục. Bất kỳ nguồn điện nào ít bị ảnh hưởng bởi sự biến động về sản lượng điện đều có thể đáp ứng tốt cho nhu cầu phụ tải. Điều này thuận lợi trong việc tích hợp các nguồn năng lượng có tính ổn định cao vào lưới điện.
Mặc dù sản xuất điện là mục tiêu chính, GEL cũng bắt đầu sản xuất lithium carbonate ở quy mô thương mại tại United Downs. Khoáng chất này là vật liệu quan trọng trong sản xuất pin lithium, sử dụng trong thiết bị điện tử, xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng.
GEL cho biết, nước muối địa nhiệt từ giếng sâu 5 km rất giàu lithium, chứa hơn 340 phần triệu (ppm) lithium từ chất lỏng được đưa lên bề mặt tại nhà máy, khiến nó trở thành một trong những nơi có nồng độ lithium cao nhất được tìm thấy trong bất kỳ giếng nào trên thế giới cho đến nay.
United Downs dự kiến sẽ sản xuất 100 tấn lithium mỗi năm. Nhưng GEL đặt mục tiêu mở rộng sản lượng lên hơn 18.000 tấn/năm trong thập kỷ tới, có khả năng cung cấp lithium đủ để sản xuất khoảng 250.000 pin xe điện mỗi năm. Việc khai thác lithium tại địa phương có thể giúp Anh giảm phụ thuộc vào nguồn nhập khẩu.
Mặc dù tài nguyên địa nhiệt cũng tồn tại ở các vùng khác của Vương quốc Anh, nhưng Cornwall có địa chất đặc biệt thuận lợi. Bên dưới khu vực này là khối đá granite dày khoảng 11 km, trải dài hàng trăm kilomet. GEL hiện đang phát triển thêm hai dự án khác ở Cornwall, dự kiến cung cấp thêm 10 MW điện địa nhiệt cho Vương quốc Anh vào năm 2030.
