ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Lê Trung Kiên ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG VÀ PHƢƠNG HƢỚNG KHAI THÁC NĂNG LƢỢNG ĐỊA NHIỆT TỈNH LAI CHÂU LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI - 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Lê Trung Kiên ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG VÀ PHƢƠNG HƢỚNG KHAI THÁC NĂNG LƢỢNG ĐỊA NHIỆT TỈNH LAI CHÂU Chuyên ngành : Khoa học Môi trƣờng Mã số : 60440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS LƢU ĐỨC HẢI HÀ NỘI - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu nêu luận văn trung thực, thông tin trích dẫn Luận văn ghi rõ nguồn gốc, kết nghiên cứu Luận văn riêng chưa công bố công trình khác Tác giả Lê Trung Kiên LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn PGS.TS Lưu Đức Hải tận tinh giúp đỡ hướng dẫn suốt trình nghiên cứu,hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành cám ơn Ban Giám hiệu, thày cô khoa Môi trường trường, phòng Đào tạo Sau Đại học trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội, cán phòng ban liên quan thuộc sở TNMT tỉnh Lai Châu, Viện Khoa học Địa chất Khoáng sản bạn đồng nghiệp Trường giúp đỡ, tạo điều kiện lợi cho tác giả suốt trình học tập hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành tiếp thu ý kiến đóng góp trao đổi để luận văn hoàn thiện Hà Nội, ngày 28 tháng năm 2016 Học viên cao học Lê Trung Kiên MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 4.1 Ý nghĩa khoa học 4.2 Ý nghĩa thực tiễn Chƣơng - TỔNG QUAN 1.1 Năng lượng địa nhiệt khả sử dụng 1.1.1 Trên giới 1.1.2 Trong nước 15 1.2 Điều kiện tự nhiên tỉnh Lai Châu 17 1.2.1 Vị trí địa lý 17 1.2.2 Địa hình 18 1.2.3 Thủy văn 18 1.2.4 Khí hậu 19 1.2.5 Đặc điểm địa chất khu vực 19 Chƣơng - ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 2.1 Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu .24 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu .24 2.2.2 Phạm vi nghiên cứu 24 2.2 Phương pháp nghiên cứu 24 2.2.1 Phương pháp kế thừa .25 2.2.2 Phương pháp khảo sát thực địa .25 2.2.3 Các phương pháp tính toán .27 2.2.4 Phương pháp đánh giá .35 CHƢƠNG - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 37 3.1 Đặc điểm tính chất hóa lý phân loại nguồn nhiệt .37 3.1.1 Đặc điểm hóa lý nguồn nhiệt .37 3.1.2 Phân loại nguồn địa nhiệt theo nhiệt độ 45 3.2 Tiềm địa nhiệt tỉnh Lai Châu .47 3.2.1 Đặc điểm phân bố mỏ địa nhiệt 47 3.2.2 Loại hình mỏ địa nhiệt 49 3.2.3 Tiềm năng lượng địa nhiệt sâu bể nhiệt 52 3.2.4 Tiềm năng lượng tự nhiên bề mặt mỏ địa nhiệt 56 3.3 Phương hướng khai thác sử dụng 59 3.3.1 Khai thác địa nhiệt để sử dụng trực tiếp 60 3.3.2 Khai thác địa nhiệt để phát điện 62 3.3.3 Quản lý bảo vệ tài nguyên địa nhiệt môi trường xung quanh trình khai thác, sử dụng .63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 Kết luận 65 Kiến nghị .65 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống phát điện khô nóng Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống phát điện nước Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống phát điện trao đổi nhiệt Hình 1.4: Bản đồ hành tỉnh Lai Châu .18 Hình 1.5: Sơ đồ địa chất vị trí điểm khoáng nóng tỉnh Lai Châu 20 Hình 1.6: Sơ đồ hệ thống đứt gãy địa bàn tỉnh Lai Châu 23 Hình 2.1: Sơ đồ vị trí khảo sát số điểm nước khoáng nóng địa bàn tỉnh 24 Hình 2.2: Cấu tạo bình lấy mẫu nước địa nhiệt 27 Hình 2.3: Biểu đồ nguồn gốc HCO3 – Cl – SO4 31 Hình 2.4: Biểu đồ Na-K-Mg .33 Hình 2.5: Biểu đồ Piper .34 Hình 2.6: Các vị trí thể đặc tính nước biểu đổ Piper 34 Hình 3.1: Biểu đồ K-Na-Mg số mỏ điển hình địa bàn tỉnh Lai Châu 40 Hình 3.2: Biểu đồ HCO3-Cl-SO4 xác định nguồn gốc chất lỏng địa nhiệt số mỏ điển hình địa bàn tỉnh Lai Châu 41 Hình 3.4: Biểu đồ HCO3-Cl-SO4 xác định nguồn gốc số mỏ có nguồn gốc 42 Hình 3.6: Sơ đồ phân bố hệ thống đứt gãy kiến tạo địa bàn Tỉnh Lai Châu .47 Hình 3.7: Nước nóng phun lên từ khe nứt mỏ Vàng Bó 51 Hình 3.8: Mô hình mỏ tuần hoàn 51 Bảng 3.5: Nhiệt độ sâu số nguồn nhiệt địa bàn tỉnh Lai Châu 53 Hình 3.9: Ứng dụng lượng địa nhiệt đời sống, sản xuất 60 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Công suất lượng địa nhiệt sử dụng trực tiếp toàn giới từ năm 1995 đến 2015, MW Bảng 1.2: Công suất lắp máy Sản lượng điện địa nhiệt quốc gia đứng đầu giới, giai đoạn 2010-2015 .7 Bảng 2.1: Kết phân tích đa nguyên tố chất lỏng địa nhiệt 29 Bảng 2.2 Diện tích, bề dày bể nhiệt sâu .35 Bảng 3.1: Phân loại nguồn nước khoáng, nước nóng thiên nhiên 37 Bảng 3.2: Loại hình mỏ theo tổng độ khoáng hóa 38 Bảng 3.3: Đặc điểm lý hóa mỏ vùng nghiên cứu .44 Bảng 3.4: Phân loại nguồn nhiệt theo nhiệt độ 45 Bảng 3.6: Các tham số tính toán nhiệt sâu bể nhiệt 54 Bảng 3.7: Tiềm năng lượng sâu số mỏ địa nhiệt tỉnh Lai Châu 55 Bảng 3.8: Phân loại nguồn nhiệt theo nhiệt độ nước nóng .57 Bảng 3.9: Phân cấp quy mô theo công suất nguồn lộ 57 Bảng 3.10: Năng lượng tự nhiên nguồn nhiệt địa bàn tỉnh Lai Châu 58 Bảng 3.11: Danh mục nguồn nước nóng sử dụng cho mục đích sấy nông sản 62 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu, viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt KJ KiloJoule Ki Lô Giun J Joule jun MWh Mega watt Hour Mê Ga oát MW Megawatt Mê ga oát điện TOE Tons of Oil Equivalent Tấn dầu quy đổi TKH Total Mineralization Tổng khoáng hóa Mmol Milimol Milimol %mgdl Equivalent Milligrams Phần trăm miligam đương Percent lượng MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Nhiên liệu hóa thạch nguồn lượng chủ yếu sử dụng quốc gia giới Việt Nam quốc gia phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch để phát điện, chiếm 70,8% tổng sản lượng điện toàn quốc, nhiệt điện chạy than chiếm 46,8%, dự báo đến năm 2016 Việt Nam phải nhập than để cung cấp cho nhà máy nhiệt điện Nhiên liệu hóa thạch nguồn tài nguyên không tái tạo gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Vì vậy, tương lai gần cần phát triển nguồn lượng tái tạo mục tiêu quốc gia giới nói chung Việt Nam nói riêng Tài nguyên địa nhiệt nguồn lượng tái tạo, gây ô nhiêm môi trường, sử dụng với nhiều mục đích khác Việt Nam quốc gia có nguồn tài nguyên địa nhiệt trung bình giới, với 264 điểm biểu địa nhiệt nguồn nước nóng - khoáng nóng tự nhiên, phân bố khắp lãnh thổ Các nguồn địa nhiệt bước khảo sát nghiên cứu khai thác, đặc biệt nguồn nước khoáng nóng khai thác đáp ứng cho nhu cầu trị liệu du lịch, việc sử dụng nguồn địa nhiệt mô hình sản xuất nông nghiệp chế biến nông sản nông dân Nhiều nguồn nước khoáng góp phần làm thay đổi tích cực đời sống cộng đồng nhân dân như: nước khoáng Nha Trang (Khánh Hòa); Bình Châu (Bà Rịa – Vũng Tàu); Mỹ Lâm (Tuyên Quang); Thanh Thuỷ (Phú Thọ); Quang Hanh (Quảng Ninh) Lai Châu tỉnh miền núi nhiều khó khăn, số tăng trưởng kinh tế nằm mức tăng trưởng trung bình nước Nguồn tài nguyên thiên nhiên Lai Châu phong phú đa dạng, có nước khoáng, nước nóng (25 nguồn địa nhiệt) có giá trị phục vụ cho du lịch chữa bệnh như: Mường So, Vàng Bó (Phong Thổ), Thèn Sin (Tam Đường), Mường Khoai (Than Uyên), Pac Ma (Mường Tè)…Tuy nhiên, mạnh chưa thực phát triển tương xứng với tiềm chưa đánh giá cụ thể để có phương hướng đầu tư đánh giá, khai thác sử dụng TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Tuấn Anh, Nguyễn Trọng Hiền (2013), Sử dụng địa nhiệt tầng nông để sưởi ấm làm mát công trình, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Nông Lâm Nghiệp số 109, Tr14-15-16 Hoàng Văn Chước, 1989 Báo cáo kết đề tài 52C-05- 0, Nghiên cứu sử dụng lượng địa nhiệt Hội Vân để sấy Lưu trữ Đại học Bách Khoa Hà Nội Tổng cục Địa chất - Khoáng sản (2014), Điều tra, đánh giá phân vùng cảnh báo nguy trượt lở đất đá vùng miền núi Việt Nam, phần thuyết minh Điều kiện Tự nhiên – kinh tế - xã hội khu vực miền núi tỉnh Lai Châu, tr.19 - 20 Cục Địa chất Khoáng sản Việt Nam (2005), Tài Nguyên Khoáng sản tỉnh Lai Châu, tr.7 Nguyễn Văn Hùng, Nguyễn Trọng yêm, Trần Trọng Huệ, Xác định đới chịu ảnh hưởng động lực đứt gãy tân kiến tạo Tây Bắc Bộ, Viện Địa chất, Trung tâm KHTN& CNQG, Hà Nội Nguyễn Văn Hùng, Hoàng Quang Minh Về hoạt động đới đứt gãy tân kiến tạo Tây Bắc Bộ, Việt Nam, Viện Địa chất, Trung tâm KHTN & CNQG, Hà Nội Cao Duy Giang, 2004 Đánh giá tiềm địa nhiệt vùng Tây Bắc Bộ triển vọng sử dụng chúng phục vụ phát triển kinh tế - xã hội, Lưu trữ Viện Khoa học Địa Chất Khoáng Sản, Hà Nội Bùi Phú Mỹ, Đoàn Nhật Trưởng, Nguyễn Đình Hữu, Nguyễn Văn Hoành, Nguyễn Văn Lồng, Nguyễn Vĩnh, Phan Sơn, Trần Đăng Tuyết (2013), Hệ tầng Nậm Mặn Địa tầng tường đồng hệ tầng Suối Bàng Tây Bắc Bộ, Tạp chí Địa Chất Số 333/1-2/2013 Võ Công Nghiệp (2011), Cần có nhìn mực tiềm địa nhiệt Việt Nam, Tạp chí khoa học trái đất, 33(3), tr.329-336 (2011) 10 Võ Công Nghiệp (1988), Đánh giá tài nguyên địa nhiệt Việt Nam, Vụ Kinh tế Địa Chất 11 Võ Công Nghiệp (1998), Danh bạ nguồn nước khoáng nước nóng Việt Nam, Cục Địa chất Khoáng sản, Bộ Công nghiệp 12 Đoàn Văn Tuyến, Đinh Văn Toàn, Trịnh Việt Bắc (2008), Nghiên cứu nguồn địa nhiệt cho phát triển lượng Việt Nam, Tạp chí khoa học trái đất 13 Đỗ Đức Thịnh, Lê Hùng, Võ Xuân Định, Chu Văn Lam, Đỗ Thị Yến Ngọc, Nguyễn Phương, Đỗ Đức Nguyên, Nguyễn Trọng Toan (2005), Tài liệu địa chất khoáng sản vùng Mường Tè, Lai Châu - Điện Biên, Tạp chí Địa chất, 289 14 Cao Đình Triều, Phạm Nam Hưng (2005), Sử dụng phương pháp vi trọng lực nghiên cứu đới phá hủy đứt gãy Sơn La vùng chấn tâm động đất Tuần Giáo, Tạp chí Địa chất, loạt A, 286 (1-2), tr 29 - 38 Tiếng Anh 15 Cyrus W Karingithi (2009), Chemical geothermometers for geothermal exploration, Short Course IV on Exploration for Geothermal Resources, November 1-22, 2009 16 Dickson, Mary H.; Fanelli, Mario (February 2004), What is Geothermal Energy?, Pisa, Italy: Istituto di Geoscienze e Georisorse, retrieved 2010-01-17 17 Erkan, K.; Holdmann, G.; Benoit, W.; Blackwell, D (2008), Understanding the Chena Hot Springs, Alaska, geothermal system using temperature and pressure data, Geothermics 37 (6): pp 565–585, retrieved 11 April 2009 18 Fournier, R.O;Truesdell, A.H (1973) An empirical Na-K-Ca geothermometer for natural waters, Geochim Cosmochim Acta, 37: 1255-1275 19 Giggenbach, W F (1988) ,Geothermal solute equilibria Derivation of Na-KMg-Ca geoinidicators, Geochimica Cosmochimica Acta, 52, 2749-2765 20 Klaipeda Science and Technology park (2012) Supply Chain for geothermal aquaculture 21 Lund, John W (June 2007), Characteristics, Development and utilization of geothermal resources Geo-Heat Centre Quarterly Bulletin (Klamath Falls, Oregon: Oregon Institute of Technology) 28 (2): 1–9, retrieved 2009-04-16 22 L J Patrick Muffler (1978), 1978 USGS Geothermal resource assessment, MS 18, U.S Geological servey 1978 23 Magdy A Atya, Olga A Khachay, Aiman Abdel Latif, Oleg Y Khachay, Gad M El-Qady, Ayman I Taha (2010), Geophysical contribution to evaluate the hydrothermal potentiality in Egypt: Case study: Hammam Faraun and Abu Swiera, Sinai, Egypt Earth Sciences Research Journal; Jun2010, Vol 14 Issue 1, p44 24 Masatake Sato , Koji Ohara, Kazuaki Ono, Development of Micro Grid Kalina Cycle System – The First Demonstration Plant in Hot Spring Area in Japan, Proceedings World Geothermal Congress 2015, Melbourne, Australia, 19-25 April 2015 25 Norihiro Fukuda, Norito Katsuki (2014), Low Temperature Heat Recovery for Geothermal Binary Plant, Mitsubishi Heavy Industries Technical Review Vol 51 No (March 2014) 26 Nicholson, Keith (1993), Geothermal Fluids Chemistry and Exploration Techniques, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, pp72 27 National Geographic Society, 1996 - 2014, Geothermal Energy Information, Geothermal Power Facts - National Geographic accessed 2014 Nov 28 28 Ruggero Bertani (2015), Geothermal Power Generation in the World 20102014 Update Report Proceedings World Geothermal Congress 2015 Melbourne, Australia, 19-25 April 2015 29 Radu-Dimitrie SebeŞan,Mioara SebeŞan,Oana StĂnĂŞel (2010),Physico – chemical characterization of geothermal water from four wells in NorthWestern Romania with ternary diagrams, Nonconventional Technologies Review – no 2/2010 30 R O Fournier (1977),Chemical Geothermometers And Mixing Models For Geothermal Systems, Geothermics, 1977 31 Stober and K Bucher, Applications of Geothermal Energy, Springer Berlin Heidelberg, pp.16-17 32 Xiaobo Zhang, Qinghai Guo (2013), Estimation of reservoir temperature using silica and cationic solutes geothermometers: a case study in the Tengchong geothermal area, June 2013, Volume 87,ACTA Geologica Sinica pp.662-664 Tiếng Trung 33 王莹, 周训, 于湲, 柳春晖, 周海燕（2007。应用地热温标计算地下热储温 度.2007 年 12 月,现代地质.地 21 卷第 期。( Vương Oánh, Châu Huấn, Vu Viên, Liễu Xuân Huy, Châu Hải Yến (2007), Ứng dụng địa nhiệt kế tính toán nhiệt độ bể chứa nhiệt, Tạp chí Địa chất Hiện đại, tập 21, kỳ Tháng 12 Năm 2007) 34 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局(2010)。 中华人民共和国国 家准GB/T 11615-2010地热资源地质勘查规范。 (Tổng cục giám sát, kiểm nghiệm, kiểm dịch chất lượng nước Cộng Hòa Nhân Dân Trung Hoa (2010) Quy phạm điều tra thăm dò tài nguyên địa nhiệt, tiêu chuẩn GB/T 116152010, Nước Cộng Hòa Nhân dân Trung Hoa) 35 郑敏（2007) 全球地热分布于开发利用.国土资源.2007 年, 第 期（2)：5657。 (Trịnh Mẫn (2007), Phân bố tài nguyên địa nhiệt giới trạng khai thác sử dụng, tạp chí Tài nguyên Quốc gia, kỳ 2, năm 2007, trang 56-57) 36 云南地质工程第二勘察院 (2013)。腾冲地热资源调查及开发利用评价报告， 2007 年 月。(Viện điều tra thăm dò địa chất công trình số 2, Tỉnh Vân Nam, 2013, Báo Cáo điều tra đánh giá khả khai thác tài nguyên địa nhiệt khu vực Đằng Xung, tháng năm 2007)