Các thành phố Đức săn lùng năng lượng xanh dưới lòng đất

Công nghệ địa nhiệt, khai thác nước nóng từ các tầng ngậm nước dưới lòng đất, là giải pháp có tiềm năng lớn để giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Các thành phố ở Đức, dẫn đầu là Munich, đã hoặc đang lên kế hoạch xây dựng các nhà máy địa nhiệt để khai thác nguồn nước ngầm này, phục vụ nhu cầu sưởi ấm của các hộ gia đình.

Công nghệ địa nhiệt của Công ty dịch vụ tiện ích SWM ở thành phố Munich bơm nước nóng 100 độ C ở độ sâu 3.000 mét dưới lòng đất lên bề mặt để chuyển nhiệt qua nguồn nước bình thường. Sau khi được hút nhiệt, nước ngầm sẽ được đưa trở lại xuống lòng đất. Ảnh: Financial Times

Lễ hội bia Oktoberfest nổi tiếng ở Munich, thành phố lớn thứ 3 của Đức, thuộc bang Bavarian, là thiên đường của những người yêu bia. Có đến 6 triệu người tham dự lễ hội truyền thống này hàng năm, nhưng ít ai biết được điều gì đang xảy ra ở độ sâu 3.000 mét dưới chân họ.

Mỗi ngày, hàng nghìn gallon nước nóng từ bên dưới địa điểm tổ chức lễ hội Oktoberfest được bơm tới nhà máy địa nhiệt lớn nhất châu Âu của Công ty dịch vụ tiện ích SWM của thành phố Munich để cung cấp nhiệt cho 80.000 người dân địa phương.

Christian Pletl, người đứng đầu bộ phận năng lượng tái tạo của SWM, nói: “Tất cả đều diễn ra dưới địa điểm tổ chức lễ hội bia Oktoberfest. Chúng tôi có một hố khoan ngay bên dưới địa điểm này”.

Thomas Gigl, người đứng đầu trang web phía nam Munich của SWM © Laetitita Vancon/FT

Đầu năm nay, chính phủ của Thủ tướng Olaf Scholz công bố luật cấm lắp đặt nồi hơi sử dụng khí đốt trong những ngôi nhà mới. Kể từ đó, câu hỏi về cách người Đức sưởi ấm ngôi nhà của họ như thế nào trở thành vấn đề ưu tiên hàng đầu trong chương trình nghị sự chính trị.

Lệnh cấm nồi hơi sử dụng khí đốt là một nỗ lực nhằm giải quyết một trong những thách thức lớn nhất mà nước Đức đối mặt trong quá trình chuyển đổi xanh. Các hệ thống sưởi ấm thải ra một lượng khí CO2 khổng lồ. Chúng chiếm hơn 50% mức tiêu thụ năng lượng của Đức và 85% trong số đó sử dụng nhiên liệu hóa thạch.

Chính phủ của Thủ tướng Scholz cần phải nỗ lực giảm khí thải nhà kính ở lĩnh vực sưởi ấm để đạt mục tiêu trung hòa khí nhà kính vào năm 2045. Lệnh cấm nồi hơi ở những ngôi nhà mới đóng vai trò trung tâm của nỗ lực đó. Nhưng một luật khác yêu cầu các thành phố của Đức tìm các nguồn năng lượng thân thiện với khí hậu để đáp ứng nhu cầu sưởi ấm có thể còn mang lại tác động lớn hơn.

Các thành phố trên khắp nước Đức đang sốt sắng tìm cách tuân thủ luật mới, dự kiến sẽ được thông qua trong năm nay.

Thành phố Munich đang đi trước họ một bước. “11 năm trước, chúng tôi đã cam kết trở thành thành phố lớn đầu tiên ở Đức có hệ thống sưởi ấm trung hòa 100% carbon”, Thomas Gigl, một lãnh đạo của SWM, nói và cho biết thêm, năng lượng địa nhiệt là “chìa khóa” để đạt được mục tiêu đó.

Các thành phố khác của Đức giờ đây có thể học hỏi SWM để khai thác năng lượng xanh dưới lòng đất. Rolf Bracke, Chủ tịch Viện Fraunhofer về Cơ sở hạ tầng năng lượng và hệ thống địa nhiệt, ước tính, địa nhiệt sâu dưới lòng đất có thể thể cung cấp tới 200-400 Terawatt giờ (TWh) năng lượng mỗi năm và đáp ứng 25% tổng nhu cầu sưởi ấm ở các thị trấn và thành phố của Đức.

“Năng lượng địa nhiệt có tiềm năng to lớn, đặc biệt là ở các thành phố lớn, nơi có rất ít lựa chọn thay thế khác. Chẳng hạn, Berlin không thể xây dựng một trang trại điện mặt trời lớn giữa trung tâm thành phố, nhưng có thể khai thác địa nhiệt dưới lòng đất”, ông nói.

Bracke cho biết, tiềm năng năng lượng khai thác ở những độ sâu gần mặt trái đất hơn, sâu từ 100 m đến 1.000 m, có thể còn lớn hơn nữa.

“Về lý thuyết, 50-70% nhà ở hiện tại ở Đức có thể được sưởi ấm bằng cách sử dụng năng lượng địa nhiệt kết hợp với máy bơm nhiệt”, ông nói.

Công nghệ địa nhiệt khá đơn giản. Các nhà phát triển sẽ khoan thẳng xuống vào các hồ ngầm, được gọi là tầng ngậm nước, nằm sâu 1-3 km dưới lòng đất. Sau đó, nước nóng được bơm lên bề mặt và nhiệt lượng của nước ngầm sẽ truyền qua thiết bị trao đổi nhiệt để làm nóng nguồn nước bình thường mà sau đó được sử dụng để sưởi ấm trong các khu dân cư.

“Công nghệ địa nhiệt không cao siêu như lĩnh vực khoa học tên lửa. Công nghệ này đã tồn tại 150 năm”, Christian Pletl, người đứng đầu bộ phận năng lượng tái tạo của SWM, nói khi đứng cạnh những đường ống khổng lồ dẫn 100 lít nước mỗi giây ở nhiệt độ gần 100 độ C từ độ sâu hàng nghìn mét bên dưới lòng đất ở Munich.

“Nhưng nghệ thuật nằm ở chỗ là tìm ra nơi hợp lý để khoan. Đó phải là nơi có độ xốp của đá cao nhất và nơi có nhiều nước nhất”, Pletl nói.

Câu chuyện về địa nhiệt của bang Bavaria bắt đầu vào năm 1983 tại thị trấn nhỏ Erding, phía đông bắc của Munich, khi những kỹ sư khoan để tìm dầu, nhưng rốt cục chỉ tìm thấy nước nóng. Ba năm sau, hội đồng địa phương tiếp quản hố khoan này và sử dụng nước nóng được khai thác từ đây để sưởi ấm trường học, bệnh viện và khu công nghiệp, cũng như cung cấp cho một spa và suối nước nóng địa phương.

Tiếp theo, 29 dự án tương tự được khởi động, tất cả đều khai thác nước nóng ở lưu vực Molasse của bang Bavaria, một hệ tầng địa chất nằm trải dài khắp miền nam nước Đức. Khu vực này có một tầng đá vôi nứt nẻ dày mà nước nóng có thể đi qua

Bavaria hiện chiếm gần 80% sản lượng điện địa nhiệt đã được lắp đặt của Đức.

Nhưng Bavaria không phải là nơi tiên phong khai thác địa nhiệt trên thế giới. Khoảng 250.000 hộ gia đình ở khu vực Paris của Pháp đã sử dụng địa nhiệt từ các các tầng ngậm nước dưới lòng đất được khai thác lần đầu tiên vào năm 1969.

Iceland cũng rất phát triển trong lĩnh vực này, với các nguồn địa nhiệt chiếm 2/3 mức sử dụng năng lượng sơ cấp (năng lượng trong tự nhiên chưa qua xử lý kỹ thuật). Tính đến năm 2020, Đức có 42 nhà máy địa nhiệt, chỉ cung cấp 359 MW công suất nhiệt lắp đặt, một phần nhỏ trong tổng nhu cầu sưởi ấm.

Nhưng một số chuyên gia cho rằng tiềm năng địa nhiệt của Đức rất lớn. Hiện các tầng chứa nước nóng chỉ được tìm thấy ở những khu vực được nhắm mục tiêu để thăm dò dầu khí, chẳng hạn như bang Bavaria. Phần lớn những khu vực còn lại của nước Đức vẫn là lãnh thổ chưa được khám phá.

Bracke cho biết, nhiều khu vực đô thị lớn của Đức cũng có thể có tầng ngậm nước bên dưới. Ông chỉ ra rằng, thành phố Aachen (Đức), gần biên giới Hà Lan, là nơi người La Mã cổ đại tạo ra mạng lưới sưởi ấm địa nhiệt đầu tiên cách đây 2.000 năm.

Berlin là ứng cử viên khác cho các dự án địa nhiệt. Vào cuối tháng 6 vừa qua, chính quyền Berlin thông báo sẽ khoan ba hố khoan để tìm kiếm năng lượng địa nhiệt trong những tháng tới. Kế hoạch này là một phần trong nỗ lực cắt giảm nhiên liệu hóa thạch khỏi cơ cấu năng lượng của thành phố thủ đô của nước Đức.

Trong khi đó, một dự án địa nhiệt ở thị trấn Geretsrie thuộc bang, Bavaria, cũng đang thu hút sự chú ý. Công ty Eavor Technologies của Canada là nhà phát triển dự án này. Thay vì hút nước nóng từ các tầng ngậm nước, dự án sẽ luân chuyển nước qua một cái giếng hình chữ U, cho phép nước được làm nóng tự nhiên nhờ lớp đá nằm sâu dưới lòng đất và sau đó, được đưa lên mặt đất theo một “chu trình khép kín”.

Về mặt lý thuyết, ưu điểm của công nghệ này là nó có thể được sử dụng ở bất cứ đâu, chứ không chỉ ở các lưu vực trầm tích có hồ chứa ngầm.

Nhưng công ty SWM của Pletl vẫn trung thành với các phương pháp truyền thống. Ông hy vọng có thể tiếp tục bơm nước nóng ra khỏi các tầng ngậm nước dưới lòng thành phố Munich trong nhiều năm tới.  “Nguồn tài nguyên này gần như vô tận”, ông nói.

Theo Financial Times

---