Tung công nghệ làm "bốc hơi" đá, Mỹ chuẩn bị khoan hố sâu nhất lịch sử: 500 độ C cũng chẳng là gì!

Công ty Quaise Energy, thuộc Viện Kỹ thuật Massachusetts (MIT) của Mỹ, lên kế hoạch sử dụng công nghệ làm bay hơi đá tại lõi Trái đất nhằm khai thác năng lượng địa nhiệt sâu (nhiệt từ Trái đất).

Độ sâu mà Quaise Energy hướng đến là 20.000 mét nơi đất đá có nhiệt độ lên đến 500 độ C. Độ sâu này có chiều dài gấp 2,26 lần so với đỉnh núi cao nhất thế giới Everest; và gấp 1,63 lần so với hố khoan nhân tạo hiện đang giữ kỷ lục sâu nhất hành tinh do Liên Xô thực hiện năm 1989 (tên là ).

Các nhà khoa học cho biết, việc khoan sâu vào lõi Trái đất là điều vô cùng khó khăn và thách thức kỹ thuật. Bởi càng xuống sâu, nhiệt độ và các tầng đá càng cao, phức tạp. Đổi lại, mũi khoan xuống càng sâu, nhiệt độ có thể khai thác để sản xuất điện càng cao.

Vậy, Quaise Energy sẽ sử dụng công nghệ gì để mũi khoan của họ không bị mềm như cọng bún ở lõi Trái đất?

Công nghệ độc quyền "made in USA"

Thinkgeoenergy cho biết hôm 12/3, Quaise Energy đang phát triển một kỹ thuật mới sử dụng vi sóng công suất cao trong phạm vi milimet để làm bay hơi đá (gọi tắt là Khoan sóng milimet). Công nghệ này dựa trên hơn một thập kỷ nghiên cứu tại Viện MIT và thử nghiệm gần đây tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge, Mỹ.

Hệ thống khoan sóng milimet của Quaise Energy. (Nguồn: Quaise Energ)

Khoan sóng milimet sử dụng chùm sóng năng lượng liên tục trong khoảng 30-300 gigahertz (sóng milimet) để làm tan chảy, bốc hơi và khoan xuyên qua các lớp đá cực cứng và nóng nằm sâu trong lớp vỏ Trái đất.

Giải thích thêm về công nghệ khoan sóng milimet độc quyền của Mỹ, Geoengineering cho biết, khoan sóng milimet là một loại khoan năng lượng trực tiếp được phát minh bởi Tiến sĩ Paul Woskov, Kỹ sư nghiên cứu cấp cao tại Trung tâm Khoa học và Hợp nhất Plasma của Viện Công nghệ Massachusetts.

Con quay hồi chuyển tại Cơ sở nghiên cứu phản ứng tổng hợp Wendelstein 7-X của Viện Max Planck ở Greifswald, Đức. (Nguồn: Geoengineering).

Khoan sóng milimet là một công nghệ khoan tiên tiến và là sản phẩm phụ của nghiên cứu phản ứng tổng hợp hạt nhân, sử dụng năng lượng để khoan xuyên qua lớp vỏ Trái đất thay vì các mũi khoan cơ học có đầu kim loại thông thường.

Những sóng milimet này được tạo ra bằng cách sử dụng một con quay hồi chuyển. Con quay hồi chuyển là một loại ống chân không chùm tia điện tử hoặc tuyến tính tạo ra sóng điện từ ở phần sóng milimet của phổ điện từ.

Công nghệ khoan sóng milimet thay đổi "cuộc chơi" thế nào?

"Dưới chân chúng ta có rất nhiều nhiệt lượng, gấp 20 tỷ lần năng lượng mà thế giới sử dụng trong một năm", tiến sĩ Paul Woskov cho biết.

"Năng lượng địa nhiệt sâu là một nguồn dự trữ năng lượng khổng lồ, chỉ đứng sau phản ứng tổng hợp hạt nhân, sẵn có 24/7" - Tiến sĩ Paul Woskov - "Cha đẻ" của công nghệ khoan sóng milimet nhận định khi được MIT News hỏi về nguồn năng lượng địa nhiệt mà thế giới chưa phổ biến.

Kế hoạch của Quaise Energy là sử dụng công nghệ khoan sóng milimet của họ để khoan sâu hơn và nhanh hơn bất kỳ quốc gia trên thế giới từng khoan trước đây nhằm tiếp cận các hồ chứa địa nhiệt (lớp đá) cực nóng ở 500 độ C.

Quaise Energy ước tính rằng họ sẽ có thể khoan các lỗ khoan sâu từ 12 đến 20 km trong khoảng vài tháng (so với Dự án lỗ khoan siêu sâu Kola của Liên Xô đã khoan tới độ sâu hơn 12 km trong khoảng thời gian 22 năm).

Tiến sĩ Paul Woskov - người phát minh ra công nghệ khoan sóng milimet. (Ảnh: MIT News).

Quaise Energy cũng đang có kế hoạch khoan các lỗ khoan siêu sâu này tại các nhà máy điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch hiện có (như than, khí tự nhiên...) để sử dụng hiệu quả và tiết kiệm chi phí cơ sở hạ tầng hiện có, ví dụ: máy phát điện của nhà máy điện, tháp giải nhiệt, tòa nhà, đường dây truyền tải....

Các nhà khoa học ước tính rằng những nhà máy điện địa nhiệt siêu sâu này có thể sản xuất hàng terawatt năng lượng sạch trong vòng 100 năm.

Hơn hết, nếu công nghệ này được ứng dụng rộng rãi, khoan sóng milimet có tiềm năng tuyệt vời để giảm thiểu và đảo ngược Biến đổi khí hậu và Sự nóng lên toàn cầu.

Kế hoạch của Quaise Energy là nhằm thay thế các nhà máy điện chạy bằng nhiên liệu hóa thạch bằng các nhà máy điện chạy bằng năng lượng địa nhiệt siêu sâu, dự án này sẽ tạo ra một lượng lớn năng lượng có hàm lượng carbon rất thấp và giảm đáng kể lượng carbon dioxide đi vào khí quyển.

Công ty cho biết thêm, ngay khi đưa công nghệ mới này vào cuộc, họ có thể sản xuất điện ở quy mô terawatt (1 terawatt tương đương 1 tỷ tỷ watt). Đặc biệt, nguồn năng lượng không carbon này chỉ chiếm một vùng diện tích bằng 1% so với các công nghệ năng lượng tái tạo khác.

Những điều này cho thấy, việc đi đầu độc quyền công nghệ khoan sâu mang lại cho Mỹ những đặc quyền về năng lượng và hành trình phát triển không phát thải carbon - Đây là hai bài toán lớn mà nhiều quốc gia trên thế giới phải đối mặt trong bối cảnh nóng lên toàn cầu diễn ra mạnh mẽ.

Hành trình "đi vào lòng đất" trên thế giới

Trong nhiều thập kỷ, nhiều quốc gia đã cố gắng khoan vào lớp vỏ Trái đất để tiếp cận lớp phủ nhưng không thành công do nhiệt độ cực nóng ở các lỗ khoan sâu và các khối đá cực cứng nằm dưới áp suất sâu dưới lòng đất.

Càng khoan sâu, thách thức kỹ thuật càng lớn. (Ảnh: Quaise Energy).

Từ năm 1961 đến năm 1966, Dự án Mohole của Mỹ đã cố gắng khoan xuyên qua lớp vỏ ở Thái Bình Dương ngoài khơi bờ biển Mexico. Họ chỉ có thể đạt tới độ sâu 183 m.

Từ năm 1970 đến năm 1992, Dự án lỗ khoan siêu sâu Kola của Liên Xô đã đạt tới độ sâu kỷ lục 12,2 km nhưng chỉ có thể khoan khoảng một phần ba quãng đường xuyên qua lớp vỏ Trái đất. Năm 1990, Đức khởi xướng Chương trình khoan sâu lục địa Đức ở Bavaria nhằm cố gắng phá kỷ lục của Liên Xô nhưng chỉ có thể khoan tới độ sâu 9 km.

Mới đây, Trung Quốc cũng đã khoan được 10.000 mét tại hố khoan siêu sâu Shendi Ta'Ke-1 của họ (độ sâu thiết kế là 11.100 m) ở vùng nội địa của sa mạc Taklimakan trong bồn địa Tarim (thuộc Khu tự trị Tân Cương, phía tây bắc Trung Quốc). Ở độ sâu này, Shendi Ta'Ke-1 là hố khoan sâu nhất châu Á.