《自然》網(wǎng)站報道稱(chēng)，隨著(zhù)技術(shù)持續進(jìn)步，加上政策制定者的熱情助推，地熱能技術(shù)的新時(shí)代即將到來(lái)。
地熱發(fā)電技術(shù)備受追捧
地熱發(fā)電是利用地下熱水和蒸汽為動(dòng)力源的一種新型發(fā)電技術(shù)。地熱發(fā)電實(shí)際上是把地下的熱能轉變?yōu)闄C械能，然后再將機械能轉變?yōu)殡娔艿哪芰哭D變過(guò)程。
美國費爾沃能源公司致力于將石油和天然氣鉆探領(lǐng)域的進(jìn)步“嫁接”到地熱領(lǐng)域。2024年10月17日，美國土地管理局批準了該公司位于猶他州比弗縣的地熱發(fā)電廠(chǎng)擴建計劃。這座工廠(chǎng)預計電力產(chǎn)能高達2000兆瓦，足以滿(mǎn)足200萬(wàn)戶(hù)家庭的用電需求。該工廠(chǎng)目前已實(shí)現400兆瓦的產(chǎn)能，他們計劃于2028年前，為谷歌公司的數據中心和其他客戶(hù)提供全天候清潔電力。
其實(shí)，早在2021年5月，谷歌就與費爾沃公司簽署了開(kāi)發(fā)下一代地熱發(fā)電項目的協(xié)議。2024年6月12日，谷歌表示，已與因威能源公司達成協(xié)議，為其內華達州的數據中心提供地熱電力。
此外，去年8月，賽捷地理系統公司宣布，將于2027年前，為元宇宙平臺公司的數據中心提供高達150兆瓦的地熱能。該協(xié)議將極大地擴展地熱能在美國的使用范圍，也是落基山脈以東首次使用下一代地熱能。
對于此次合作，美國能源部前副部長(cháng)戴維·特克表示，美國正致力于增加清潔電力供應，地熱能將成為改變游戲規則的重要力量。
增強型地熱系統理論上可行
傳統地熱能僅限于有天然地下熱水庫的地方，而這些地方很少，且相距甚遠。賽捷、費爾沃等公司正在開(kāi)發(fā)的項目則不再依賴(lài)這些天然熱水庫，而是主動(dòng)創(chuàng )建地下溫泉。
該技術(shù)從地面向下鉆出一個(gè)深數公里的洞，直達溫度約200℃的巖石處。隨后，在高壓下向洞內注入水和沙子，這會(huì )導致巖石產(chǎn)生裂縫，增加其滲透性，并形成一個(gè)熱水儲蓄層。接著(zhù)，再鉆一個(gè)洞，連續不斷提取這里的熱水，并將熱水加壓用于發(fā)電。
自20世紀70年代以來(lái)，科學(xué)家一直在探索這種增強型地熱系統(EGS)，但大多都未能提取出大量能量。
過(guò)去10年，科學(xué)家利用石油和天然氣行業(yè)取得的技術(shù)進(jìn)步，例如更好的巖石破碎技術(shù)和水平鉆井方法，對EGS進(jìn)行了改進(jìn)，使其重煥生機。
美國能源部于2014年啟動(dòng)了地熱能研究前沿瞭望臺計劃(FORGE)，帶來(lái)很多創(chuàng )新性方法，將鉆井成本降低一半，為EGS的商業(yè)化應用鋪平了道路。
費爾沃公司兩個(gè)早期試點(diǎn)項目獲得的成果表明，EGS概念不僅可行，而且能利用現有工具實(shí)現。
風(fēng)險和成本問(wèn)題值得關(guān)注
然而，EGS的發(fā)展并非一片坦途。部分原因在于，工程中涉及的水力壓裂過(guò)程有可能會(huì )帶來(lái)地震風(fēng)險。此前，在瑞士巴塞爾以及韓國浦項進(jìn)行的兩個(gè)項目，就因為水力壓裂導致地震而擱置。
鑒于此，FORGE項目及費爾沃等公司正遵循美國能源部的指導，盡可能抑制誘發(fā)地震的活動(dòng)，并使用地震儀持續監測現場(chǎng)。一旦地震活動(dòng)超過(guò)某個(gè)閾值，他們就會(huì )停工。
加拿大Eavor公司則采取了風(fēng)險更小的策略。他們開(kāi)發(fā)了“Eavor-Loop”地熱發(fā)電技術(shù)，其核心是一套安裝在地下3000米到4000米的封閉管道系統以及與該系統連接的地面設備，利用水在地下管道和地面設備間的流動(dòng)，將地下熱能帶到地上用于發(fā)電。
Eavor公司的地熱技術(shù)無(wú)需進(jìn)行壓裂造縫，沒(méi)有誘發(fā)地震的風(fēng)險。目前，該公司正在德國格雷茨里德附近建設第一座商業(yè)地熱發(fā)電廠(chǎng)。這座工廠(chǎng)將深入地下4500米，開(kāi)采溫度160℃的水，為附近城鎮供暖。
地熱能的開(kāi)采和使用成本也成為科學(xué)家的考量因素。美國普林斯頓大學(xué)能源系統研究員威爾森·里克斯指出，向地下鉆探數公里深資金投入非常昂貴，每個(gè)鉆孔的成本可能高達數百萬(wàn)美元。盡管下一代地熱能技術(shù)的成本會(huì )隨著(zhù)技術(shù)不斷發(fā)展而下降，但仍比許多其他形式的能源貴。不過(guò)，鑒于地熱能可以隨時(shí)使用，其有望成為太陽(yáng)能、風(fēng)能等低碳能源的一個(gè)補充。
