备受科技巨头青睐 下一代地热来了

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。