Khoan sâu xuống tầng địa chất, phát hiện kho báu hàng trăm triệu năm được cả thế giới săn đón

Trong nỗ lực giảm phụ thuộc vào điện than và thúc đẩy quá trình chuyển đổi năng lượng, Đức đang đẩy mạnh khai thác nguồn nhiệt nằm sâu dưới lòng đất. Những dữ liệu địa chất mới thu được từ hoạt động khoan thăm dò gần thị trấn Weisweiler được kỳ vọng sẽ mở đường cho việc phát triển các hệ thống sưởi ấm bằng năng lượng địa nhiệt tại vùng Rhineland.

Dự án do Viện Fraunhofer về Cơ sở hạ tầng Năng lượng và Công nghệ Địa chất (Fraunhofer IEG) chủ trì, phối hợp với RWE Power AG cùng nhiều đối tác nghiên cứu. Mục tiêu là giải quyết một trong những rào cản lớn nhất đối với việc mở rộng năng lượng địa nhiệt: thiếu dữ liệu chi tiết về cấu trúc địa chất và nguồn nhiệt dưới lòng đất.

Động thái này diễn ra trong bối cảnh nhà máy điện than Weisweiler dự kiến ngừng hoạt động vào năm 2029, trong khi mỏ than nâu lộ thiên Inden gần đó cũng sắp kết thúc khai thác. Điều này buộc chính quyền địa phương và các doanh nghiệp năng lượng phải tìm kiếm những giải pháp thay thế bền vững nhằm đảm bảo nguồn nhiệt cho các hộ dân, cơ sở công nghiệp và tòa nhà thương mại.

Theo các nhà nghiên cứu, năng lượng địa nhiệt được đánh giá là một trong những lựa chọn triển vọng nhất nhờ khả năng cung cấp nhiệt ổn định quanh năm với lượng phát thải carbon thấp.

Trong giai đoạn đầu của dự án, nhóm nghiên cứu đã khoan hai giếng thăm dò mang tên EB1 và EB2, đạt độ sâu lần lượt khoảng 100 m và 500 m. Đây là những giếng khoan địa nhiệt chuyên dụng đầu tiên được thực hiện tại khu vực kể từ năm 2004.

Để thu thập dữ liệu chính xác, các giếng khoan được lắp đặt hệ thống cáp quang có khả năng đo nhiệt độ liên tục dọc theo toàn bộ chiều sâu. Đồng thời, các nhà khoa học cũng lấy mẫu đá và tiến hành hàng loạt phép đo địa vật lý nhằm phân tích cấu trúc cũng như đặc tính truyền nhiệt của các tầng địa chất.

Kết quả cho thấy các lớp đất đá phía trên chủ yếu là trầm tích trẻ, trong khi những tầng đá có tuổi đời khoảng 300 triệu năm bắt đầu xuất hiện từ độ sâu khoảng 70 m. Các lớp này bao gồm đá sa thạch, đá bùn, đá sét và các vỉa than xen kẽ.

Đáng chú ý, các lớp đá sa thạch được xác định có kết cấu đặc và gần như không thấm nước, đóng vai trò như những rào cản tự nhiên giữa các tầng địa chất. Trong khi đó, các tầng đá vôi có độ thấm cao hơn – điều kiện thuận lợi cho nước địa nhiệt lưu thông – được dự báo nằm ở độ sâu khoảng 1.300 m.

Dự án cũng cho thấy vai trò ngày càng quan trọng của công nghệ cảm biến hiện đại trong lĩnh vực địa nhiệt. Ngoài hệ thống cáp quang theo dõi nhiệt độ, một trong các giếng khoan còn được lắp đặt thiết bị giám sát địa chấn, giúp ghi nhận cả các trận động đất tự nhiên lẫn rung động do hoạt động của con người, qua đó cung cấp thêm thông tin về điều kiện dưới lòng đất.

Trong giai đoạn tiếp theo, nhóm nghiên cứu dự kiến triển khai các khảo sát địa vật lý chuyên sâu bằng công nghệ hình ảnh địa chấn và tiến hành khoan các giếng có độ sâu lên tới 3.000 m nhằm xác nhận sự tồn tại của các hồ chứa địa nhiệt quy mô lớn.

Nếu thành công, nguồn nhiệt này có thể được khai thác để cung cấp cho các mạng lưới sưởi khu vực, góp phần thay thế dần cơ sở hạ tầng sử dụng than đá và thúc đẩy quá trình chuyển đổi sang năng lượng sạch tại vùng Rhineland cũng như nhiều khu vực khác của Đức.

Khánh Vy