Giải pháp mới đáp ứng nhu cầu điện khổng lồ của các trung tâm dữ liệu

Các công ty Nhật Bản, trong đó có Mitsubishi Corp., đang chuyển sang áp dụng các kỹ thuật thế hệ tiếp theo để tạo ra năng lượng địa nhiệt, giúp mở rộng phạm vi các địa điểm ứng cử, hướng đến mục tiêu đáp ứng nhu cầu điện ngày càng tăng từ các trung tâm dữ liệu.

Theo phóng viên TTXVN tại Tokyo, năng lượng địa nhiệt thường được tạo ra bằng cách khai thác các nguồn nước và hơi nước tự nhiên được làm nóng bằng magma. Các nguồn nước này thường chỉ giới hạn ở các địa điểm như suối nước nóng, hoặc vùng núi.

Mitsubishi đã đầu tư vào Quaise Energy, công ty khởi nghiệp có trụ sở tại bang Massachusetts của Mỹ. Quaise đang phát triển các nhà máy hệ thống địa nhiệt tăng cường (EGS), có thể được xây dựng ở nhiều khu vực rộng hơn.

Mitsubishi - tập đoàn thương mại hàng đầu của Nhật Bản, đang liên hệ với các công ty điện lực lớn với mục tiêu giới thiệu các nhà máy EGS đến Nhật Bản.

Các nhà máy địa nhiệt thông thường khoan và khai thác nước và hơi nước siêu nóng nằm ở độ sâu từ 1.000 đến 1.500 m dưới bề mặt. Thay vì khoan, công nghệ của Quaise sử dụng sóng millimet để khoan lỗ xuyên qua nền đá để tiếp cận các lớp siêu nóng nằm sâu từ 3.000 đến 20.000 m dưới lòng đất.

Sóng milimet là khái niệm được tái sử dụng từ nghiên cứu năng lượng nhiệt hạch hạt nhân. Sóng tần số cao có thể làm bốc hơi đá để tạo ra các giếng có đường kính 20 cm.

Một giếng riêng lẻ có thể tạo ra 25 đến 40 megawatt điện, gấp 10 lần công suất của các hệ thống địa nhiệt thông thường. Quaise có kế hoạch vận hành cơ sở EGS đầu tiên tại Mỹ sớm nhất là vào năm 2028.

Suối nước nóng và công viên quốc gia thường là những nơi duy nhất phù hợp với nhà máy địa nhiệt thông thường. Việc dung hòa các lợi ích cạnh tranh có thể là một thách thức. Công nghệ của Quaise dự kiến có thể sử dụng được trên các vùng đất bằng phẳng và những địa điểm tương tự ít gặp vấn đề hơn.

Theo Cơ quan Tài nguyên thiên nhiên và Năng lượng thuộc Bộ Công nghiệp, Nhật Bản là nơi có hơn 77 gigawatt nguồn địa nhiệt tiềm năng có thể được khai thác bằng công nghệ thế hệ tiếp theo. Quy mô này lớn hơn gấp 3 lần so với năng lượng địa nhiệt thông thường.

Chính phủ Nhật Bản có kế hoạch đưa năng lượng địa nhiệt thế hệ tiếp theo vào dòng chính trong những năm 2030 và các quan chức sẽ sớm bắt đầu thảo luận về các biện pháp hỗ trợ ngành công nghiệp.

Một đại diện của Mitsubishi cho biết: "Chúng tôi dự đoán rằng, công nghệ của Quaise có thể được sử dụng trong các ứng dụng mới, chẳng hạn như các khu vực gần trung tâm dữ liệu". Tổng Giám đốc điều hành của Quaise, ông Carlos Araque, cho biết, Nhật Bản là một trong những nguồn năng lượng địa nhiệt lớn nhất thế giới và bày tỏ mong muốn thương mại hóa các nhà máy EGS tại đây.

Trong khi đó, Toyo Engineering dự định bắt đầu thử nghiệm thí điểm hệ thống địa nhiệt vòng kín tại Indonesia sớm nhất là trong năm nay. Đối với hệ thống thế hệ tiếp theo này, các đường ống được lắp đặt bên dưới bề mặt để dẫn nước được bơm từ trên mặt đất. Hơi nước do nhiệt dưới lòng đất tạo ra sẽ cung cấp năng lượng cho các tua-bin.

Toyo Engineering đặt mục tiêu duy trì chi phí xây dựng ở mức khoảng 1 triệu USD cho 1.000 kilowatt, tương đương với một nhà máy địa nhiệt thông thường.

Kế hoạch là thương mại hóa hệ thống vòng kín tại Indonesia trong khoảng thời gian từ năm 2026 đến năm 2027, sau đó đưa công nghệ này đến Nhật Bản. Toyo Engineering mong muốn giành được các đơn đặt hàng về kỹ thuật, mua sắm và xây dựng, đồng thời cũng đang cân nhắc đầu tư vào nhà máy điện.

Một đại diện của Toyo Engineering cho biết, các hệ thống vòng kín "lưu thông nước từ trên mặt đất, giúp chúng khả thi về mặt thương mại gần các khu vực suối nước nóng".

Eavor - một công ty khởi nghiệp về địa nhiệt của Canada đã nhận được tài trợ từ Chubu Electric Power và Kajima của Nhật Bản, đang tìm cách mở rộng sang châu Á bằng các hệ thống vòng kín. Eavor có thể xây dựng các nhà máy thế hệ tiếp theo trong vòng 3-4 năm, hoặc ít hơn 1/2 thời gian so với các nhà máy địa nhiệt thông thường.

Theo Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp Nhật Bản, điện địa nhiệt có giá 16,8 yen (12 cent) cho mỗi kWh, tương đương với điện gió trên bờ, ở mức 16,3 yen cho mỗi kWh.

Không giống như điện mặt trời hoặc điện gió, năng lượng địa nhiệt còn có lợi thế là có thể tạo ra điện mà không bị thời tiết ảnh hưởng. Điện địa nhiệt có tỷ lệ sử dụng cao, trung bình đạt 83% công suất, vượt xa các lựa chọn năng lượng tái tạo khác.

Theo Cơ quan Năng lượng quốc tế (IEA), công suất lắp đặt điện địa nhiệt dự kiến sẽ tăng lên khoảng 800 GW trên toàn thế giới vào năm 2050 từ khoảng 15 GW vào năm 2023. Riêng Mỹ đã có 4 GW công suất điện địa nhiệt được lắp đặt tính đến năm ngoái.

Nhật Bản có trữ lượng tài nguyên địa nhiệt lớn thứ ba thế giới, sau Mỹ và Indonesia. Tuy nhiên, công suất phát điện lắp đặt của nước này chỉ đạt 600 MW tính đến năm 2023. Mục tiêu đạt 1,5 GW điện địa nhiệt vào năm 2030 của Chính phủ Nhật Bản dự báo sẽ khó đạt được với tốc độ hiện tại.

Việc thăm dò các địa điểm phù hợp cho các nhà máy địa nhiệt thông thường có thể tốn hàng triệu USD. Theo IEA, khảo sát và đào chiếm 1/3 chi phí sản xuất điện địa nhiệt. Công nghệ thế hệ tiếp theo dự kiến sẽ rút ngắn thời gian khảo sát địa chất.