Biến nước biển lạnh giá thành nhiệt lượng sưởi ấm

Hệ thống máy bơm nhiệt dưới lòng đất là một nền tảng quan trọng trong hệ thống sưởi ấm mới của Helsinki. Ảnh: helen.fi

Thành phố Helsinki đang khai thác một nguồn năng lượng bất ngờ để sưởi ấm nhà cửa. Đó là dòng nước lạnh giá được chiết xuất từ dưới đáy sâu của biển Baltic.

Thành phố có gần 650.000 dân này đang tham gia vào cuộc đua tìm kiếm các nguồn năng lượng mới của châu Âu để giảm bớt sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch nhập khẩu bằng một hệ thống sưởi ấm mới, không chứa carbon.

Công ty điện lực thành phố Helen Oy sẽ hợp tác với nhà xây dựng Tây Ban Nha Acciona và công ty cơ sở hạ tầng địa phương YIT Oyj để xây dựng một đường hầm lấy nước từ đáy biển, nơi nó luôn ở nhiệt độ ổn định. Bằng cách xử lý nước thông qua các máy bơm nhiệt dưới lòng đất, hệ thống này có thể tạo ra đủ nhiệt lượng để đáp ứng 40% nhu cầu tiêu thụ tại thủ đô của Phần Lan.

Hiện tại, hầu hết các ngôi nhà ở Helsinki đều được sưởi ấm thông qua hệ thống sưởi trung tâm sử dụng đá và khí đốt tự nhiên. Năm 2021, nhiên liệu hóa thạch chiếm hơn 75% sản lượng nhiệt của thành phố này. Dự án khai thác nước biển được coi là một bước quan trọng trong quá trình chuyển đổi sang năng lượng tái tạo nhằm đáp ứng mục tiêu của Helsinki là đạt được mức trung hòa carbon vào năm 2030. Các chuyên gia vốn cho rằng đây là một thách thức lớn đối với một thành phố có khí hậu lạnh với nhu cầu sưởi ấm lớn như Helsinki.

Công ty Helen Oy sẽ sử dụng năng lượng hạt nhân và năng lượng tái tạo để cung cấp điện chạy các máy bơm nhiệt của hệ thống. Ngoài ra, họ còn khai thác nhiệt thải từ các trung tâm dữ liệu và sân trượt băng làm nguồn cung cấp hơi ấm bổ sung.

Với nguồn kinh phí 400 triệu euro, dự án trên đang trong giai đoạn phát triển và dự kiến cần hai năm để hoàn thiện thiết kế. Sau đó, phần cơ sở hạ tầng được hoàn thành trong 5 năm nữa để đưa nhà máy có công suất 500 megawatt này vào sử dụng.

Trong khi một số thành phố nhỏ hơn đã từng khai thác nhiệt lượng bằng cách kết hợp nước biển và máy bơm nhiệt, như Juneau, Alaska và Drammen, hệ thống của Helsinki sẽ trở thành cơ sở khai thác lớn nhất thế giới và được hình thành trong một giai đoạn quan trọng. Cuộc xung đột ở Ukraine cùng quyết định cắt nguồn cung cấp khí đốt tự nhiên từ Nga của phương Tây đã khiến chi phí nhiên liệu hóa thạch ở châu Âu tăng mạnh, tạo tiền đề cho cuộc khủng hoảng năng lượng kéo dài của Liên minh châu Âu (EU).

Dù vậy, nguồn nước biển cung cấp năng lượng cho hệ thống sưởi ấm của Helsinki về cơ bản sẽ không giới hạn và miễn phí. Để xây dựng nó, công ty Acciona sẽ phải khoan một đường hầm dưới nước dài 17 km ở biển Baltic, nơi có nguồn nước ở nhiệt độ không đổi 2 độ C ngay cả trong những tháng lạnh hơn, khi mặt biển bị đóng băng.

Sau đó, nước biển sẽ được xử lý bằng các máy bơm nhiệt dưới lòng đất mà Helen có kế hoạch xây dựng tại một trong những nhà máy đốt than của họ. Cơ sở đốt than đó sẽ đóng cửa vào năm 2024.

Các bộ trao đổi nhiệt sẽ tách khoảng 1,5 độ C từ nhiệt độ của dòng nước biển, sau đó đưa chúng trở lại biển thông qua một đường hầm dài 9 km khác. Năng lượng thu được sau đó sẽ được tinh chế thông qua quy trình bơm nhiệt để đạt nhiệt độ từ 80 - 95 độ C, đủ nóng để phục vụ mạng lưới sưởi ấm của thành phố.

Vào mùa hè, các máy bơm nhiệt cũng có thể được sử dụng để thu năng lượng từ dòng nước biển lạnh giá để làm mát khu vực thành phố. Đại diện công ty Acciona cho biết nhà máy chuyển đổi trên có tiềm năng được mở rộng hơn nữa, đồng thời hứa hẹn toàn thành phố Helsinki sẽ được sưởi ấm bằng nước biển trong tương lai gần.