发布日期：2024-10-20 21:54 点击次数：102
耐久以来，地热仅限于火山行径地区黑丝，但由于新技巧出现，地热有望成为一种用途更为庸碌的动力。
一种不同寻常的开荒在干燥又开畅的内华达沙漠中闪闪发亮。它所用的并非太阳能或风能，而是来自地球自己的能量。
这个使命站被称为“红色式样（Project Red）”，它将水泵入地下数千英尺，那儿的岩石热到足以烤火鸡。这一重要每天都会吸回被地下热加热的水，然后将其用于发电机供电。自昨年 11 月以来，这种无碳的、地球发的电一直在流向内华达州确当地电网。
尽管地热能量从地球的超热中枢执续放射，但耐久以来都是一个针对范围相对有限的电力资源，主要局限于像冰岛那样温泉在大地冒泡的火平地区。但地夺目好者遥远梦思在莫得这种特定地质条款的处所开采地球能量 —— 比如由动力初创公司 Fervo Energy 开设的 Project Red 内华达工场。
这种下一代地热系统仍是执续使命了几十年。不外，事实诠释，这种系统又复杂又贵，甚而巧合会引发地震。部分人人信托，“红色式样”等新的尽力当今可能终于成为一个调遣点 —— 诓骗在石油和自然气开采中检会出来的技巧来提升可靠性和资本效益。
这些逾越让东谈主们信托，唯有有弥散的时辰和财富，地热能不错成为主流动力 —— 尽管咫尺地热发电额不到群众发电量的 1%，且仅占好意思国发电量的 0.4%。一些东谈主以为，地热不错为太阳能和风能等间歇性动力提供执续的后备撑执，因此不错成为动力系统脱离化石燃料的伏击过渡器具。斯坦福大学的动力工程师 Roland Horne 说：“对我来说，耐久以来，它一直是最有出息的动力。但当今，咱们正在向无碳电网迈进，地热就相配伏击了。”
险阻的起步地热能与两样东西配合恶果最好：热量，以及透水性强的岩石。在熔岩围聚地表的处所，水浸透到多孔的火山岩中温度升高，并像开水、蒸汽或两者提示相长同样朝上冒泡。
要是水或蒸汽弥散热 —— 理思情况下至少在 300 华氏度（约 149℃）—— 它不错从地下索要出来，用于发电机发电。在肯尼亚，近 50% 的电力来自地热；冰岛 25% 的电力来自地热能；而新西兰的约为 18%，加利福尼亚州的则为 6%。
油田办事公司 SLB 的地热能参议部门（GeothermEx）带领、地质学家 Ann Robertson-Tait 说，一些自然地热资源仍未被开发，举例好意思国西部。但总的来说，咱们正在奢靡自然的优质料热资源，这促使人人们沟通如何从更难获取动力的地区索要塞热能。Robertson-Tait 说：“地球上的热量相配高。”但她还补充谈，“其中大部分都被截止在岩石中，无法浸透。”
要挖掘这种热量，就需要在这些非火山岩、精细岩石上进行深刻钻探，并制造间隙让水畅通过。自 1970 年以来，工程师们一直在开发“增强型地热系统”（EGS），通过诓骗肖似于水力压裂法（或称压裂法）的行动，从深层岩石中索要石油和自然气。高压泵将水泵入深达数英里的水井中，在岩石上喷射出间隙。裂开的岩石和水在地下酿成一个散热器，在这个处所加开水后通过第二口井高涨到地表。在好意思国、欧洲、澳大利亚和日本仍是建造了几十个这么的 EGS 安装，不外其中大部分是由政府资助的实验性安装，见效进度散乱不皆。
正太 男同有个出名的事件：2017 年，韩国的一家 EGS 安装可能引发了 5.5 级地震，倏得关闭了。任何边幅的压裂都会给加多隔邻构造断层的压力。此外，还有技巧上的问题 —— 一些安装莫得制造弥散的间隙来进行痛快的热交换，或者间隙的走向诞妄，未能伙同两口井。
不外，在一些将昂扬最终落实的发电厂里黑丝，包括 1987 年到 2012 年时期在莱茵河谷建造的几个德国和法国系统，工程师们诓骗了岩石中现存的间隙进行开采地热能。
协助开发了莱茵河谷的一些 EGS 系统的德国卡尔斯鲁厄动力讨论所弗劳恩霍夫 IEG 的地球物理学家 Dimitra Teza 说：“但总体而言，东谈主们还莫得弥散的有趣将 EGS 发展成为一种更可靠和更成心可图的技巧。这对这一改行来说绝顶劳作。”
安全和技巧问题都有惩处决策。执行上，有一些幸免地震的肃穆提案，比如不在活跃断层隔邻钻探。对法国和德国正在运行的 EGS 安装的耐久监测只记载了细小的震颤，这让东谈主们对这项技巧的安全性更有信心。伏击的是，获利于 20 世纪 10 年代开动的在页岩中开采石油和自然气的飞扬，钻井和压裂行动仍是有了突飞大进的改革。普林斯顿大学动力系统讨论员 Wilson Ricks 说：“从其时起，咱们发现东谈主们对 EGS 这一办法从头产生了有趣，因为 EGS 的中枢技巧在这段时辰里得到了完善，其资本也大幅裁减。”
举例，2015 年，好意思国动力部在犹他州开设了一个极力于于鼓吹 EGS 技巧发展的讨论基地。包括 Sage Geosystems 和 E2E Energy Solutions 在内的几家新的北好意思初创公司正分袂在德克萨斯州和加拿翻开发新的 EGS 系统。咫尺技巧伊始进的是 Fervo Energy 公司，该公司在内华达州的基地应用了页岩行业的多种技巧。这一基地分娩的这些电力现正供应着当地电网，其中包括谷歌公司总共的耗能数据存储中心（谷歌与 Fervo 互助开发了该工场）。
工程师们向下钻入内华达州岩石近 8000 英尺，温度达到近 380 华氏度（约 193℃），然后在底部钻了另一口 3250 英尺的水平井，以扩大系统斗争的热岩区域 —— 这是一项用于油气开采的技巧，不错最大适度地提升产量。该公司还沿着水平井的几处点位对周围的岩石进行了压裂，以酿成更庸碌的间隙网，给水流过。Fervo 公司科学照管人委员会成员 Horne 说：“从技巧上讲，与早期的 EGS 使命比较，它们执行上上前迈出了一大步。”
这些新的 EGS 系统的耐久发扬如何，还有待不雅察。把柄普林斯顿大学的共事 Ricks 和 Fervo Energy 的几位人人最近的讨论，像 Fervo 这么的系统的一个优点是，它们不错诓骗动力价钱的波动来提升利润。操作主谈主员可能会堵塞出口井，导致系统内积水，从而加多压力和热量。
然后，他们就不错在最有价值的时候索要动力，比如在太阳能或风能无法起效的多云或无风时段。
Ricks 说，尽管如斯，这种系统要思闭幕买卖化应用，还必须大幅扩大范围。自然“红色式样”提供的蒸汽足以来产生 3.5 兆瓦，足以为高出 2500 户家庭供电，比任何其他使用 EGS 技巧的发电厂都多，但它的范围仍然相对较小。毕竟核电站或煤电站不错松懈产生 1000 兆瓦发电量，而大型太阳能或传统地热发电厂的发电量时时高达数百兆瓦。
Ricks 说，EGS 规模当今需要的是用来构建和测试更多这种系统的资金，以此激勉投资者的信心。他说：“总共这些都需要相配充分的诠释，智商使可感知的风险达到较低的进度。”
地热发电技巧的调遣点？为此，好意思国动力部最近向三个 EGS 和关连技巧的示范式样提供了 6000 万好意思元的资金，手脚更庸碌倡议去加速 EGS 开发的部分。据该机构 2019 年的一份论说估量，跟着 EGS 的逾越，到 2050 年，好意思国的地热发电装机容量将达到约 60 千兆瓦（60，000 兆瓦），发电量将占天下总发电量的 8.5%—— 这比今天增长了 20 多倍。
群众动力转型的主见是到 2050 年闭幕碳净零排放，即使加多几个百分点，也将有助于闭幕主见。Nils Angliviel de La Beaumelle 最近在《环境和资源年度指摘》上与东谈主合著了一篇对于群众可再无邪力远景的著述。他说：“要是在 15 或 20 年内 EGS 可行，我以为它不错默契伏击作用。”
其他地热技巧也可能有所匡助。一些公司正在探索“超热岩”地热的可行性 —— 从本体上讲，这是 EGS 的一种年青、极点的变体，需要钻入地壳更深的处所，到水达到“超临界”蒸汽情状的深度，使其大概佩戴比蒸汽或液体更多的能量。在德国南部，动力公司 Eavor 正在建造世界上第一个“闭环”地热系统：一朝管谈将水运输到深层岩石中，该系统就会酿成一个由平行钻孔构成的聚积，水永远不会浸透岩石。Teza 说，这是一种更可瞻望的（尽管遵循较低）加热的花式，，因为它不波及以正确花式压裂岩石的不深信性。“看到有东谈主投资这些技巧，我确凿很快乐。我以为这有所匡助”，她说。
Robertson-Tait 说，总的来说，这是地热动力的伏击时刻 —— 而不单是是提供无碳电力。从地球索要的地热盐水富含锂和其他伏击矿物资，可用于构建太阳能电板板和电动汽车电板等绿色技巧。越来越多的东谈主开动推行告成用地热来为建筑物供暖，要么通过住宅建筑的浅层热泵，要么通过为通盘地区策动的更大型系统 —— 就像巴黎和慕尼黑仍是领有的那样。
Robertson-Tait 说，一些石油和自然气公司意志到变革行将到来，对建造多样地热系统越来越感有趣。“咱们的地球即是地热，”她说，“因此我以为咱们有职守尽咱们所能去诓骗它。”
作家：Katarina Zimmer
翻译：4925
审校：亦山
原文联接：Geothermal power heats up
本文来自微信公众号：微信公众号（ID：null），作家：Katarina Zimmer
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