摘要:过去几个月,科技巨头亚马逊、微软和谷歌签署的核能交易引发全球关注。但包括Meta和谷歌在内的几家公司也在投资另一种低碳能源——下一代地热。美国能源部地热技术办公室负责人、地质学家Lauren Boyd说,这表明地热技术即将取得商业成功。
过去几个月,科技巨头亚马逊、微软和谷歌签署的核能交易引发全球关注。但包括Meta和谷歌在内的几家公司也在投资另一种低碳能源——下一代地热。美国能源部地热技术办公室负责人、地质学家Lauren Boyd说,这表明地热技术即将取得商业成功。
据《自然》报道,日前,美国政府已批准初创公司Fervo Energy扩建其在犹他州比弗县建设的地热电厂。该项目最终可能产生高达2000兆瓦的电力,相当于两个大型核反应堆的发电量。尽管达到这一点可能需要一段时间,但该电厂目前已经拥有400兆瓦的产能,并准备在2028年之前为谷歌的高能耗数据中心以及其他客户提供全天候供电。
今年8月,另一家初创公司Sage Geosystems宣布与Facebook的母公司Meta合作,计划在2027年为Meta的数据中心提供高达150兆瓦的地热能。
Sage、Fervo等公司正在竞相开发地球深处不断流动的热量。与已经存在一个世纪左右的传统地热能不同,这些项目不依赖天然温泉;相反,它们创造了自己的“温泉”。
这个过程需要钻探一个深达数公里的井孔,井内岩石的温度约为200℃,然后在高压下向井内注入水和沙子。这会在岩石中制造裂缝,增加其渗透性,并形成一个热水储层,可以通过第二个井孔持续提取热水。最后使用热的、加压的水发电。
这种方法被称为增强型地热系统(EGS)。自20世纪70年代以来,全球就开始探索这一技术,但大多数项目未能提取出可观的能源。
过去10年,得益于石油和天然气行业中的先进技术,即更高效的岩石破裂和水平钻探方法,EGS取得了长足进步。地热能研究前沿瞭望台计划(FORGE)犹他州项目是美国能源部推广EGS的一个项目,该项目通过引入许多创新技术,已经使钻探成本降低了一半。
FORGE犹他州项目已经降低了EGS的钻井成本。图片来源:Dr. Clay Jones
美国犹他大学的地质学家、FORGE犹他州项目负责人Joseph Moore说,水平钻探对EGS的成功至关重要,此前压裂产生的裂缝更倾向于垂直走向,而水平钻探能够穿过许多裂缝,从而向岩石层中注入或抽取水。
不过,EGS的发展之路一直受阻,部分原因是所涉及的水力压裂过程会导致地震活动。瑞士巴塞尔以及韩国浦项的项目,不得不因此关闭。为此,FORGE犹他州项目、Fervo和其他公司正在遵循美国能源部的指导方针,使用地震仪持续监测钻探现场。
此外,EGS的开发成本也非常昂贵,目前,钻探到数公里深度,每个井孔的成本可能高达数百万美元。尽管未来成本预计会下降,但仍然比其他形式的能源更昂贵。但由于能热能可以随时使用,这使得其可以成为太阳能和风能等间歇性能源的互补能源。
地热能是否是一个经济的解决方案,很大程度上取决于地理位置。一般来说,钻得越深,岩石就越热,成本就越高。但是有些地方高温岩层在地表附近就能找到,特别是在火山活动活跃的地区。美国能源部的一项调查显示,相比美国东部,美国西部地热能开采成本更低,更容易盈利。
在今年早些时候发表在《自然-能源》的一项研究中,包括Fervo联合创始人Jack Norbeck在内的合作者对美国能源市场进行了情景模拟。他们发现,在美国西部的大部分地区,地热可能比核能便宜。但该研究的一个关键假设是,电厂可以根据需求的波动上下调整发电量。能否做到这一点,将是对即将建成的设施的重大考验。
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来源:教育信息速报