Lần đầu tiên: Núi lửa dưới đáy biển ngoài khơi Mỹ tạo ra điện dư

Một nhóm kỹ sư đã hạ một máy phát điện xuống đáy đại dương và vận hành nó bằng nhiệt từ núi lửa ngầm. Họ muốn kiểm tra xem hệ thống có thể tạo ra nhiều điện hơn mức nó tiêu thụ để vận hành hay không.

Trong 8,7 giây, hệ thống đã làm được điều đó.

Công ty Endurance Energy có trụ sở tại Seattle công bố kết quả thử nghiệm Adélie vào ngày 19/10 trong một thông cáo báo chí.

Thử nghiệm diễn ra tại Axial Seamount – một núi lửa dưới đáy biển cách bờ Oregon khoảng 480 km. Tại đây, các suối nước nóng phun lên từ đáy biển ở độ sâu khoảng 1.500 mét.

Nước được làm nóng nhờ đá nóng chảy bên dưới núi lửa. Nước biển thấm vào các khe nứt dưới đáy biển, được nung nóng dưới lòng đất rồi chảy trở lại đại dương qua các miệng phun thủy nhiệt (hydrothermal vents).

Các kỹ sư của Endurance muốn tận dụng nguồn nhiệt này. Trên đất liền, các nhà máy địa nhiệt đã sử dụng nước nóng hoặc hơi nước từ dưới lòng đất để phát điện. Nhiệt làm quay tua-bin, tua-bin quay máy phát điện. Nguồn năng lượng này không phụ thuộc vào nắng hay gió.

Để hoạt động dưới đáy biển, nhóm nghiên cứu cần đủ lượng nước nóng chảy qua thiết bị. Họ khoan một giếng sâu 16 mét dưới đáy biển, lắp ống và cố định bằng xi măng.

Nước phun ra đạt khoảng 260°C, nhưng lưu lượng quá hạn chế nên không đủ để chạy máy phát.

Các kỹ sư đã nối hệ thống Adélie với một miệng phun tự nhiên gần đó. Vì vậy, nhiệt trong lần thử nghiệm thành công đến từ nước đang chảy sẵn từ đáy biển.

Trong thí nghiệm ngày 27/9, nhiệt độ nước khoảng 281°C. Áp suất cao ở độ sâu này giúp nước vẫn ở thể lỏng dù vượt xa điểm sôi 100°C trên mặt đất.

Khi hệ thống chạy, tua-bin đạt tốc độ khoảng 26.000 vòng/phút.

Nhóm kỹ sư điều khiển thiết bị từ Seattle. Các nhà khoa học vốn đã theo dõi núi lửa dưới biển này bằng các thiết bị kết nối với bờ.

Mạng cáp dưới biển Regional Cabled Array do Đại học Washington vận hành đã cung cấp đường truyền cho thí nghiệm của Endurance.

Máy bơm và các bộ phận khác cũng tiêu thụ điện. Sau khi trừ đi lượng điện tiêu thụ, theo thông cáo của công ty, hệ thống tạo ra công suất dư trung bình khoảng 2 kW trong khoảng 8,7 giây, với đỉnh cao nhất là 16,5 kW.

Trước đây, các nhà khoa học đã từng tạo ra điện từ miệng phun dưới đáy biển. Một nghiên cứu năm 2016 trên tạp chí Applied Energy của nhóm Trung Quốc mô tả thiết bị chuyển đổi chênh lệch nhiệt độ giữa nước nóng từ miệng phun và nước biển lạnh thành điện. Thiết bị đó tạo ra công suất liên tục 2,6–3,9 watt và cung cấp điện cho máy ghi dữ liệu cùng một bóng đèn LED.

Mục tiêu dài hạn của Endurance là cung cấp điện cho khách hàng trên đất liền.

Công ty cho biết dự án thương mại đầu tiên đang được phát triển tại Tonga – quốc đảo Thái Bình Dương phụ thuộc nhiều vào dầu diesel nhập khẩu – với mục tiêu phát điện vào năm 2027.

Để đạt được mục tiêu đó, hệ thống cần hoạt động lâu hơn nhiều. Lần chạy của Adélie dừng lại khi hệ thống bảo vệ pin kích hoạt do dòng điện quá cao. Khoảng 10 phút sau, cáp cấp điện cho máy bơm cũng gặp sự cố khi khởi động lại.

“Gentoo, máy phát thử nghiệm công suất 100 kW tiếp theo của Endurance, là phiên bản nâng cấp của Adélie. Nó sẽ được triển khai vào mùa đông này và hướng tới công suất cao hơn, thời gian chạy lâu hơn”, Andrew Redd – nhà sáng lập kiêm CEO của Endurance – nói với ScienceAlert.

Redd cho biết thiết bị mới sẽ khắc phục các vấn đề về bảo vệ pin và cáp máy bơm đã gặp phải.

“Endurance sẽ có máy khoan mới đi vào hoạt động năm tới, có thể khoan sâu tối đa 500 mét”, Redd nói.

So với máy khoan hiện tại chỉ đạt tối đa 80 mét, máy khoan mới sâu hơn nhiều. Công ty kỳ vọng các giếng sâu hơn sẽ cung cấp lưu lượng nước lớn hơn.

Redd khẳng định nhóm vẫn cần đạt được việc phát điện ổn định từ giếng khoan và phát triển thiết bị hoạt động tin cậy trong nhiều tháng hoặc nhiều năm.

Các con số trên chỉ phản ánh điện năng tạo ra khi vận hành, chưa tính đến năng lượng tiêu tốn cho việc vận chuyển, khoan và lắp đặt. Dữ liệu đến từ Endurance và thông báo của công ty chưa có bài báo khoa học được bình duyệt.

Vấn đề môi trường vẫn còn bỏ ngỏ. Vi sinh vật quanh miệng phun sử dụng hóa chất để lấy năng lượng, và nhiều loài động vật như giun ống phụ thuộc vào các vi sinh vật này.

Endurance cho biết đã chọn vị trí khoan cách xa các ống khói miệng phun và khu vực có sinh vật. Theo giám sát của công ty, không có thay đổi đáng kể đối với sự sống quanh khu vực thử nghiệm.

Công ty đã gửi hơn 40 mẫu nước, đá và khoáng chất đến các phòng thí nghiệm độc lập để phân tích. Tác động dài hạn vẫn cần được đánh giá thêm.

“Chúng tôi nhận thức rằng các hệ thống lớn hơn vận hành liên tục trong nhiều năm có thể ảnh hưởng đến cột nước xung quanh, cộng đồng sinh vật và môi trường đáy biển”, Redd nói.

Công ty đang hợp tác với các nhà nghiên cứu độc lập để phân tích và nghiên cứu sâu hơn.

Thí nghiệm đã cho thấy máy phát có thể tạo ra nhiều điện hơn mức tiêu thụ trong thời gian ngắn. Thử thách tiếp theo là liệu nó có thể chạy bền vững hay không. Các đợt triển khai dài hơn cũng sẽ giúp làm rõ tác động đến đại dương xung quanh.

Theo ScienceAlert (ngày 6/11/2026): “World First: Underwater Volcano Off US Coast Generates Net-Positive Electricity”