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增强型地热系统
发布时间:2025-02-17
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地热发电是利用地下热水和蒸汽为动力源的一种新型发电技术。地热发电实际上是把地下的热能转变为机械能,然后再将机械能转变为电能的能量转变过程。
  传统地热能仅限于有天然地下热水库的地方,而这些地方很少,且相距甚远。赛捷、费尔沃等公司正在开发的项目则不再依赖这些天然热水库,而是主动创建地下温泉。
  该技术从地面向下钻出一个深数公里的洞,直达温度约200℃的岩石处。随后,在高压下向洞内注入水和沙子,这会导致岩石产生裂缝,增加其渗透性,并形成一个热水储蓄层。接着,再钻一个洞,连续不断提取这里的热水,并将热水加压用于发电。
  自20世纪70年代以来,科学家一直在探索这种增强型地热系统(EGS),但大多都未能提取出大量能量。
  科学家利用石油和天然气行业取得的技术进步,例如更好的岩石破碎技术和水平钻井方法,对EGS进行了改进,使其重焕生机。
  美国能源部于2014年启动了地热能研究前沿瞭望台计划(FORGE),带来很多创新性方法,将钻井成本降低一半,为EGS的商业化应用铺平了道路。
  费尔沃公司两个早期试点项目获得的成果表明,EGS概念不仅可行,而且能利用现有工具实现。
  风险和成本问题值得关注
  然而,EGS的发展并非一片坦途。部分原因在于,工程中涉及的水力压裂过程有可能会带来地震风险。此前,在瑞士巴塞尔以及韩国浦项进行的两个项目,就因为水力压裂导致地震而搁置。
  鉴于此,FORGE项目及费尔沃等公司正遵循美国能源部的指导,尽可能抑制诱发地震的活动,并使用地震仪持续监测现场。一旦地震活动超过某个阈值,他们就会停工。
  加拿大Eavor公司开发了“Eavor-Loop”地热发电技术,其核心是一套安装在地下3000米到4000米的封闭管道系统以及与该系统连接的地面设备,利用水在地下管道和地面设备间的流动,将地下热能带到地上用于发电。
  Eavor公司的地热技术无需进行压裂造缝,没有诱发地震的风险。目前,该公司正在德国格雷茨里德附近建设第一座商业地热发电厂。这座工厂将深入地下4500米,开采温度160℃的水,为附近城镇供暖。
  地热能的开采和使用成本也成为科学家的考量因素。美国普林斯顿大学能源系统研究员威尔森·里克斯指出,向地下钻探数公里深资金投入非常昂贵,每个钻孔的成本可能高达数百万美元。尽管下一代地热能技术的成本会随着技术不断发展而下降,但仍比许多其他形式的能源贵。不过,鉴于地热能可以随时使用,其有望成为太阳能、风能等低碳能源的一个补充。