Địa nhiệt: Nguồn năng lượng sạch nhận được nhiều sự đồng thuận tại Mỹ

Đại học Cornell đang nghiên cứu một dạng năng lượng địa nhiệt có thể mở rộng phạm vi ứng dụng. Ảnh: Cornell University

Trong nhiều thập kỷ, năng lượng địa nhiệt tại Mỹ chủ yếu được gắn với các khu vực có điều kiện địa chất đặc biệt như California, Nevada hay những vùng gần hoạt động kiến tạo và núi lửa. Tuy nhiên, những tiến bộ công nghệ gần đây đang làm thay đổi nhận thức đó.

Tại Đại học Cornell ở bang New York, các nhà khoa học đang thử nghiệm một dự án có thể mở rộng đáng kể phạm vi ứng dụng của địa nhiệt. Dự án mang tên Earth Source Heat hướng tới mục tiêu khai thác nguồn nhiệt sâu trong lòng đất để cung cấp năng lượng sưởi ấm không phát thải cho toàn bộ khuôn viên trường rộng 931 ha tại thành phố Ithaca.

Nếu thành công, dự án có thể trở thành mô hình mẫu cho việc triển khai các hệ thống địa nhiệt trên khắp khu vực Đông Bắc nước Mỹ - nơi có khí hậu lạnh, mật độ dân cư cao nhưng không được xem là thị trường tiềm năng của ngành địa nhiệt.

Ông Wayne Bezner Kerr, quản lý chương trình của dự án, cho biết “chúng tôi đang phát triển các công cụ để khai thác địa nhiệt ngay tại nơi con người sinh sống, thay vì buộc họ phải đến những nơi có nguồn nhiệt tự nhiên dưới lòng đất”.

ĐỘT PHÁ CÔNG NGHỆ MỞ ĐƯỜNG CHO ĐỊA NHIỆT BỨT PHÁ

Các hệ thống địa nhiệt truyền thống phụ thuộc vào những hồ chứa nước nóng tự nhiên nằm sâu dưới lòng đất. Điều này khiến việc phát triển điện địa nhiệt trong nhiều năm chỉ tập trung tại một số khu vực địa chất thuận lợi ở miền Tây nước Mỹ.

Công nghệ này tận dụng nhiều kinh nghiệm từ ngành dầu khí, đặc biệt là kỹ thuật khoan ngang và nứt vỉa thủy lực.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng hệ thống địa nhiệt của Cornell sử dụng áp suất thấp hơn đáng kể so với hoạt động khai thác dầu khí và không sử dụng thuốc nổ hay các hóa chất gây hại môi trường để phá vỡ cấu trúc đá. Nhờ đó, địa nhiệt không còn bị giới hạn ở những khu vực có điều kiện địa chất đặc biệt mà có thể được triển khai tại nhiều vùng dân cư đông đúc hơn. Đây được xem là một bước tiến quan trọng đối với tham vọng mở rộng quy mô của ngành năng lượng địa nhiệt tại Mỹ.

Hiện nay, Mỹ vẫn là quốc gia dẫn đầu thế giới về công suất địa nhiệt lắp đặt với khoảng 3,7 GW nhưng đóng góp của địa nhiệt vào hệ thống năng lượng quốc gia vẫn khá khiêm tốn. Theo số liệu năm 2023, các nhà máy điện địa nhiệt chỉ tạo ra khoảng 0,4% tổng sản lượng điện quy mô công nghiệp của Mỹ. Dù vậy, nhiều chuyên gia tin rằng tình hình có thể thay đổi nhanh chóng trong những thập kỷ tới.

Ông Drew Nelson, đại diện tổ chức phi lợi nhuận Project InnerSpace, cho rằng địa nhiệt hoàn toàn có thể trở thành một thành phần đáng kể trong cơ cấu năng lượng của Mỹ trong vòng 25 năm tới.

Tại bang Utah, dự án Cape Station của công ty Fervo Energy đang được xây dựng và được quảng bá là cơ sở địa nhiệt thế hệ mới lớn nhất thế giới. Khi hoàn thành vào năm 2028, dự án dự kiến bổ sung 500 MW công suất cho lưới điện Mỹ, đủ để cung cấp điện cho khoảng 350.000 hộ gia đình mỗi năm.

Trước đó, Fervo đã đưa vào vận hành một dự án thí điểm công suất 3,5 MW tại Nevada. Nhà máy hiện cung cấp điện cho lưới điện địa phương và hỗ trợ hoạt động của các trung tâm dữ liệu cũng như hạ tầng điện toán đám mây của Google tại bang này.

Theo ông Nelson, việc ứng dụng các công nghệ khoan và khai thác từ ngành dầu khí vào địa nhiệt trong vài năm qua có thể được xem như một “cuộc cách mạng”.

Những công nghệ này không chỉ giúp các dự án địa nhiệt hiện hữu hoạt động hiệu quả hơn mà còn mở ra những khu vực rộng lớn trước đây chưa từng được xem là có tiềm năng khai thác.

Đồng thời, nhu cầu ngày càng tăng đối với nguồn điện sạch, ổn định và có khả năng vận hành liên tục cũng đang tạo ra cơ hội lớn cho ngành địa nhiệt.

“Hai xu hướng đó đang hội tụ để tạo nên một thị trường đủ lớn cho địa nhiệt mở rộng quy mô”, ông Nelson nhận định.

NGUỒN NĂNG LƯỢNG HIẾM HOI NHẬN ĐƯỢC ĐỒNG THUẬN CHÍNH TRỊ

Một trong những yếu tố đáng chú ý nhất đối với ngành địa nhiệt hiện nay là sự ủng hộ chính trị tương đối rộng rãi.

Kể từ khi trở lại Nhà Trắng năm 2025, Tổng thống Donald Trump đã cắt giảm nhiều chương trình hỗ trợ khí hậu và năng lượng sạch, đồng thời thúc đẩy khai thác dầu khí trong nước. Nhiều ưu đãi dành cho điện gió và điện mặt trời đã bị thu hẹp hoặc bị xem xét lại. Tuy nhiên, địa nhiệt gần như không nằm trong làn sóng cắt giảm này.

Bộ trưởng Năng lượng Mỹ Chris Wright, người từng là lãnh đạo của công ty dịch vụ dầu khí Liberty Energy, đã nhiều lần công khai bày tỏ sự ủng hộ đối với việc phát triển công nghệ địa nhiệt thế hệ mới.

Tổng thống Mỹ Donald Trump ký đạo luật cắt giảm một số ưu đãi năng lượng sạch nhưng vẫn duy trì hỗ trợ cho địa nhiệt. Ảnh: Leah Millis/REUTERS

Trong năm nay, Bộ Năng lượng Mỹ đã triển khai một sáng kiến tại 15 bang nhằm thúc đẩy phát triển địa nhiệt thông qua việc xác lập mục tiêu cụ thể, cải thiện công tác khảo sát tài nguyên, giảm chi phí dự án và tháo gỡ các rào cản pháp lý.

Cơ quan này cũng vừa công bố gói tài trợ trị giá 171,5 triệu USD dành cho các dự án địa nhiệt tăng cường, bao gồm các chương trình khoan thăm dò và thử nghiệm phát điện.

Ngay cả đạo luật “One Big Beautiful Act” được Tổng thống Trump ký ban hành vào tháng 7/2025 - vốn cắt giảm một số ưu đãi dành cho năng lượng sạch - vẫn duy trì các cơ chế hỗ trợ cho hệ thống sưởi và làm mát bằng địa nhiệt.

Theo ông Nelson, địa nhiệt là một trong số rất ít lĩnh vực có thể tìm thấy điểm giao thoa giữa chính sách năng lượng của chính quyền Trump và chính quyền Biden.

“Bất kể quan điểm chính trị ra sao, mọi người đều nhận thấy rằng chúng ta cần nhiều năng lượng địa nhiệt hơn”, ông nói.

TỪ NGUỒN ĐIỆN SẠCH ĐẾN GIẢI PHÁP NĂNG LƯỢNG CHO ĐÔ THỊ

Ngoài phát điện, nhiều chuyên gia cho rằng tiềm năng lớn nhất của địa nhiệt có thể nằm ở lĩnh vực sưởi ấm và làm mát các công trình.

Tại Cornell, mục tiêu chính của dự án Earth Source Heat không phải là sản xuất điện mà là khai thác trực tiếp nguồn nhiệt dưới lòng đất để phục vụ nhu cầu sưởi ấm của trường.

Theo ông Wayne Bezner Kerr, việc sử dụng trực tiếp nguồn nhiệt địa nhiệt có hiệu quả năng lượng cao hơn đáng kể so với việc chuyển đổi nhiệt thành điện rồi lại dùng điện để tạo nhiệt.

Các nhà máy điện địa nhiệt tại Mỹ hiện chủ yếu tập trung ở những bang như California. Ảnh: Jim West/imageBROKER/picture alliance

Cornell hiện đã chuyển đổi một phần hệ thống sưởi từ hơi nước sang nước nóng nhằm tăng hiệu suất và tạo điều kiện tích hợp các nguồn nhiệt mới trong tương lai. Năm 2022, trường đã khoan một giếng thăm dò sâu gần 3,2 km dưới khuôn viên với sự hỗ trợ tài chính từ Bộ Năng lượng Mỹ.

Dù dự án hiện đang chậm lại do những thay đổi về chính sách liên bang, nhóm nghiên cứu vẫn kỳ vọng có thể huy động được nguồn vốn mới để tiếp tục triển khai. Mục tiêu cuối cùng là chứng minh rằng hệ thống có thể cung cấp nhiệt ổn định trong thời gian dài và trở thành mô hình tham khảo cho nhiều khu đô thị khác.

Một trong những rào cản lớn nhất đối với địa nhiệt hiện nay là chi phí đầu tư ban đầu. Tại thị trấn Hinesburg, bang Vermont, một dự án nhà ở hỗn hợp đang thử nghiệm mô hình mới nhằm giải quyết vấn đề này.

Thay vì từng hộ dân phải tự đầu tư hệ thống địa nhiệt riêng, toàn bộ khu dân cư sẽ kết nối vào một mạng lưới bơm nhiệt địa nhiệt tập trung do công ty tiện ích Vermont Gas Systems sở hữu và vận hành. Mạng lưới này hoạt động tương tự hệ thống khí đốt tự nhiên, nhưng thay vì vận chuyển khí đốt, nó luân chuyển nước nóng và nước lạnh.

Bà Amy Demetrowitz, Giám đốc vận hành của Champlain Housing Trust

Việc chuyển phần đầu tư này sang các công ty tiện ích giúp công nghệ địa nhiệt trở nên khả thi hơn đối với các dự án nhà ở xã hội và các khu dân cư quy mô lớn.

Các chuyên gia cũng tin rằng chi phí sẽ tiếp tục giảm khi số lượng dự án ngày càng tăng. “Càng triển khai nhiều dự án, chúng ta càng hiểu rõ rủi ro hơn, từ đó chi phí sẽ tiếp tục giảm xuống”, ông Nelson nhận định.

Trong bối cảnh nhu cầu điện và nhiệt cho các hộ gia đình, trung tâm dữ liệu và nền kinh tế số đang tăng mạnh, địa nhiệt đang dần thoát khỏi vị thế của một nguồn năng lượng “ngách”. Với những đột phá công nghệ mới và sự ủng hộ chính sách hiếm hoi từ cả hai đảng, nguồn nhiệt nằm sâu dưới lòng đất có thể trở thành một trong những trụ cột mới của quá trình chuyển dịch năng lượng tại Mỹ trong những thập kỷ tới.