Một công ty khoan chiếc hố sâu nhất thế giới: 'Cục pin vô hạn' lộ ra, đủ cho nhân loại dùng 20 triệu năm

Quaise , một công ty con của MIT , đang cố gắng sử dụng công nghệ tổng hợp để khoan lỗ sâu nhất trong lịch sử, mở khóa năng lượng địa nhiệt gần như vô hạn. Nhưng nó hoạt động như thế nào? Và liệu họ có gần đạt được mục tiêu của mình không?

Nhiệt độ dưới chân chúng ta

Nhiệt độ ở lõi sắt của lõi được ước tính vào khoảng 5.200°C, được tạo ra bởi nhiệt từ các nguyên tố phóng xạ phân rã kết hợp với nhiệt vẫn còn từ quá trình hình thành hành tinh. Nơi nào có nguồn nhiệt, nơi đó có thể khai thác năng lượng địa nhiệt. Theo Paul Woskov, một kỹ sư nghiên cứu nhiệt hạch cấp cao tại MIT , chỉ cần khai thác 0,1% trong số đó, chúng ta có thể cung cấp toàn bộ nhu cầu năng lượng của thế giới trong hơn 20 triệu năm.

Vấn đề là khả năng tiếp cận. Hiện nay, địa nhiệt chỉ cung cấp khoảng 0,3% mức tiêu thụ năng lượng toàn cầu.

Những hố sâu nhất trong lịch sử loài người chưa đủ sâu

Nếu có thể khoan đủ sâu, chúng ta có thể đặt các nhà máy điện địa nhiệt ở bất cứ nơi nào. Nhưng điều đó khó hơn so với tưởng tượng Lớp vỏ Trái đất có độ dày dao động từ khoảng 5 đến 75 km.

Hố sâu nhất mà con người từng khoan được là Kola Superdeep Borehole. Dự án của Nga gần biên giới Na Uy này được tiến hành vào năm 1970, với mục đích là đâm thủng lớp vỏ xuống tận lớp phủ, và một trong những lỗ khoan của dự án đã đạt độ sâu thẳng đứng là 12.289m vào năm 1989. Sau đó, nhóm nghiên cứu quyết định rằng không thể khoan sâu hơn nữa và… hết kinh phí.

Ở độ sâu đó, các thành viên nhóm Kola dự kiến nhiệt độ sẽ khoảng 100°C, nhưng trên thực tế họ thấy nhiệt độ gần 180°C. Đá xốp hơn dự kiến, và những yếu tố này kết hợp với nhiệt độ tăng cao tạo ra sự cản trở. Địa điểm Kola đã rơi vào tình trạng hư hỏng hoàn toàn, và "lối vào địa ngục" này giờ đây là một lỗ hổng vô danh, bị hàn kín.

Đức đã chi số tiền khổng lồ cho dự án của riêng mình vào cuối những năm 80, nhưng Chương trình khoan sâu lục địa của Đức, hay lỗ khoan KTB, chỉ đạt tới độ sâu 9.101m. Một lần nữa, nhiệt độ tăng sớm hơn nhiều so với dự kiến, và nhóm KTB cũng ngạc nhiên khi thấy rằng đá ở độ sâu này không phải là rắn, cộng với một lượng lớn chất lỏng và khí đổ vào lỗ khoan khiến nỗ lực này trở nên khó thực hiện.

Quaise : Thương mại hóa năng lượng địa nhiệt

Vào năm 2018, Trung tâm Khoa học Plasma và Tổng hợp của MIT đã thành lập một doanh nghiệp có tên là Quaise . Công ty này tập trung vào địa nhiệt siêu sâu bằng cách sử dụng các hệ thống lai kết hợp khoan quay truyền thống với công nghệ sóng milimet do con quay hồi chuyển cung cấp, đồng thời bơm argon vào như một loại khí thanh lọc để làm sạch và làm mát lỗ khoan trong khi bắn các hạt đá trở lại bề mặt và ra khỏi đường đi.

Cho đến nay, công ty đã huy động được khoảng 105 triệu USD và đang tìm cách huy động thêm 200 triệu USD nữa để xây dựng nhà máy điện thương mại đầu tiên.

Quaise có kế hoạch khoan các lỗ sâu tới 20km, sâu hơn đáng kể so với Kola Superdeep Borehole. Trong khi nhóm Kola mất gần 20 năm để đạt đến giới hạn của họ, Quaise hy vọng quá trình của mình chỉ mất 100 ngày.

Giàn khoan siêu sâu của Quaise sẽ kết hợp công nghệ khoan quay thông thường với công nghệ khoan năng lượng định hướng sóng mm sử dụng con quay hồi chuyển, được thanh lọc bằng khí argon trong suốt về mặt điện từ.

Ở độ sâu này, Quaise dự kiến sẽ tìm thấy nhiệt độ khoảng 500°C, vượt xa ngưỡng năng lượng địa nhiệt có bước nhảy vọt về hiệu quả. Vào tháng 1/2025, công ty đã bắt đầu thử nghiệm ngoài trời đầu tiên, nhưng sự kiện lớn nhất dự kiến sẽ diễn ra vào cuối năm 2025. Quaise hy vọng sẽ khoan sâu hơn 100 mét tại một mỏ đá granit gần Austin, Texas.

Quaise cũng có kế hoạch tận dụng cơ sở hạ tầng hiện có như các nhà máy điện chạy bằng than. Các cơ sở này đã có công suất khổng lồ để chuyển đổi hơi nước thành điện. Họ sẽ chỉ cần thay thế các nguồn nhiệt nhiên liệu hóa thạch hiện tại bằng năng lượng địa nhiệt để giữ cho các tua-bin quay vô thời hạn mà không cần thêm một cục than hoặc một luồng khí mê-tan nào nữa.

Công ty đã hợp tác với Nevada Gold Mines để bắt đầu đưa công nghệ vào các địa điểm hiện có. Và nếu mọi việc diễn ra theo đúng kế hoạch, sẽ có một đợt huy động vốn lớn vào cuối năm nay để huy động tiền và đưa một nhà máy điện thương mại hoàn chỉnh vào hoạt động.

Ước tính, hiện nay có khoảng 8.500 nhà máy điện đốt than trên khắp thế giới, tổng công suất hơn 2.000 gigawatt, và tất cả chúng sẽ phải tìm việc khác để làm vào năm 2050. Vì vậy cơ hội rõ ràng là rất lớn.

"Chúng ta cần một lượng lớn năng lượng không carbon trong những thập kỷ tới", Mark Cupta, Giám đốc điều hành tại Prelude Ventures, một trong những nhà đầu tư chính của Series A trong công ty, cho biết. "Quaise Energy cung cấp một trong những giải pháp tiết kiệm tài nguyên nhất và có khả năng mở rộng gần như vô hạn để cung cấp năng lượng cho hành tinh của chúng ta".