在過(guò)去幾個(gè)月里，科技巨頭亞馬遜、微軟等紛紛押注核能，但元宇宙平臺(tái)、谷歌等公司卻將投資重心放在了另一種低碳能源——地?zé)崮苌?。美?guó)能源部地?zé)峒夹g(shù)辦公室主任勞倫·博伊德表示，谷歌等公司在地?zé)崮茴I(lǐng)域的最新行動(dòng)預(yù)示著，這項(xiàng)技術(shù)或?qū)⒂瓉?lái)廣泛的商業(yè)應(yīng)用。
《自然》網(wǎng)站報(bào)道稱，隨著技術(shù)持續(xù)進(jìn)步，加上政策制定者的熱情助推，地?zé)崮芗夹g(shù)的新時(shí)代即將到來(lái)。
地?zé)岚l(fā)電技術(shù)備受追捧
地?zé)岚l(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?zé)岚l(fā)電實(shí)際上是把地下的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后再將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪芰哭D(zhuǎn)變過(guò)程。
美國(guó)費(fèi)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?zé)犷I(lǐng)域。2024年10月17日，美國(guó)土地管理局批準(zhǔn)了該公司位于猶他州比弗縣的地?zé)岚l(fā)電廠擴(kuò)建計(jì)劃。這座工廠預(yù)計(jì)電力產(chǎn)能高達(dá)2000兆瓦，足以滿足200萬(wàn)戶家庭的用電需求。該工廠目前已實(shí)現(xiàn)400兆瓦的產(chǎn)能，他們計(jì)劃于2028年前，為谷歌公司的數(shù)據(jù)中心和其他客戶提供全天候清潔電力。
其實(shí)，早在2021年5月，谷歌就與費(fèi)爾沃公司簽署了開(kāi)發(fā)下一代地?zé)岚l(fā)電項(xiàng)目的協(xié)議。2024年6月12日，谷歌表示，已與因威能源公司達(dá)成協(xié)議，為其內(nèi)華達(dá)州的數(shù)據(jù)中心提供地?zé)犭娏Α?/p>
此外，去年8月，賽捷地理系統(tǒng)公司宣布，將于2027年前，為元宇宙平臺(tái)公司的數(shù)據(jù)中心提供高達(dá)150兆瓦的地?zé)崮?。該協(xié)議將極大地?cái)U(kuò)展地?zé)崮茉诿绹?guó)的使用范圍，也是落基山脈以東首次使用下一代地?zé)崮堋?/p>
對(duì)于此次合作，美國(guó)能源部前副部長(zhǎng)戴維·特克表示，美國(guó)正致力于增加清潔電力供應(yīng)，地?zé)崮軐⒊蔀楦淖冇螒蛞?guī)則的重要力量。
增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)理論上可行
傳統(tǒng)地?zé)崮軆H限于有天然地下熱水庫(kù)的地方，而這些地方很少，且相距甚遠(yuǎn)。賽捷、費(fèi)爾沃等公司正在開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目則不再依賴這些天然熱水庫(kù)，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(shù)公里的洞，直達(dá)溫度約200℃的巖石處。隨后，在高壓下向洞內(nèi)注入水和沙子，這會(huì)導(dǎo)致巖石產(chǎn)生裂縫，增加其滲透性，并形成一個(gè)熱水儲(chǔ)蓄層。接著，再鉆一個(gè)洞，連續(xù)不斷提取這里的熱水，并將熱水加壓用于發(fā)電。
自20世紀(jì)70年代以來(lái)，科學(xué)家一直在探索這種增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)(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(duì)EGS進(jìn)行了改進(jìn)，使其重?zé)ㄉ鷻C(jī)。
美國(guó)能源部于2014年啟動(dòng)了地?zé)崮苎芯壳把夭t望臺(tái)計(jì)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(yīng)用鋪平了道路。
費(fèi)爾沃公司兩個(gè)早期試點(diǎn)項(xiàng)目獲得的成果表明，EGS概念不僅可行，而且能利用現(xiàn)有工具實(shí)現(xiàn)。
風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)。此前，在瑞士巴塞爾以及韓國(guó)浦項(xiàng)進(jìn)行的兩個(gè)項(xiàng)目，就因?yàn)樗毫褜?dǎo)致地震而擱置。
鑒于此，F(xiàn)ORGE項(xiàng)目及費(fèi)爾沃等公司正遵循美國(guó)能源部的指導(dǎo)，盡可能抑制誘發(fā)地震的活動(dòng)，并使用地震儀持續(xù)監(jiān)測(cè)現(xiàn)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(xiǎn)更小的策略。他們開(kāi)發(fā)了“Eavor-Loop”地?zé)岚l(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(tǒng)以及與該系統(tǒng)連接的地面設(shè)備，利用水在地下管道和地面設(shè)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?zé)峒夹g(shù)無(wú)需進(jìn)行壓裂造縫，沒(méi)有誘發(fā)地震的風(fēng)險(xiǎn)。目前，該公司正在德國(guó)格雷茨里德附近建設(shè)第一座商業(yè)地?zé)岚l(fā)電廠。這座工廠將深入地下4500米，開(kāi)采溫度160℃的水，為附近城鎮(zhèn)供暖。
地?zé)崮艿拈_(kāi)采和使用成本也成為科學(xué)家的考量因素。美國(guó)普林斯頓大學(xué)能源系統(tǒng)研究員威爾森·里克斯指出，向地下鉆探數(shù)公里深資金投入非常昂貴，每個(gè)鉆孔的成本可能高達(dá)數(shù)百萬(wàn)美元。盡管下一代地?zé)崮芗夹g(shù)的成本會(huì)隨著技術(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?zé)崮芸梢噪S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(bǔ)充。
評(píng)論