作者:众所周知,美国页岩气技术后来用于页岩油,出现了页岩油革命。但地热开发其实和油气技术是一脉相承的,所以,美国下一场革命,是否会是地热能革命呢?




11月28日星期二,谷歌宣布,一个先进的地热项目已开始向内华达州电网输送无碳电力,为那里的谷歌数据中心供电。

谷歌在该项目中的地热合作伙伴、总部位于休斯顿的Fervo Energy公司的首席执行官兼联合创始人蒂姆-拉蒂默(Tim Latimer)说,首次向电网输送电,是许多新能源公司从未达到过的里程碑。

拉蒂默在接受采访时说:“我认为这将是一个大事件,它将继续使地热变得比以往更加突出。”

国际能源机构早就预测,地热可以成为气候变化的一个重要解决方案。该机构在2011年的一份路线图文件中指出,到2050年,地热发电量可达到全球年发电量的3.5%,每年可避免近800兆吨二氧化碳排放。

但到目前为止,这一潜力大部分尚未实现。今天的声明可能标志着一个转折点。

Fervo正利用首个试点项目启动其他项目,这些项目将为电网提供更多的无碳电力。目前,该公司正在犹他州西南部完成一个400兆瓦项目的初步钻探工作。

谷歌和Fervo Energy于2021年开始合作开发下一代地热能源。目前,内华达州Winnemucca附近的地热发电站已投入商业运营,其三口油井可向电网输送约3.5兆瓦的电力。

数据中心需要的电力远不止这些,因此谷歌还签署了其他太阳能和储能协议。谷歌在内华达州有两个地点,一个靠近拉斯维加斯,另一个靠近Reno。谷歌负责全球去碳化工作的迈克尔-特雷尔(Michael Terrell)说,公司正在考虑在全球其他数据中心使用地热能源,作为无碳技术的组合。他说:“我们真的希望这能成为一个契机,让我们和世界各地的其他公司都能利用更先进的地热能。”

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2023年11月26日,星期日,犹他州米尔福德附近,一名操作员爬上钻机,钻机将深入地下以获取地热储层。

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钻机操作员正在连接钻机,这些钻机将深入地下以获取热量。

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一名钻机操作员正在使用泥浆润滑钻机,该钻机将通过Fervo Energy开发的工艺到达地下热储层。

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一名操作员在帮助操作钻机,该钻机将深入地下以获取热量。

谷歌早在2020年就宣布,到2030年,无论在哪里运营,每天每时每刻都将使用无碳能源。

许多能源专家认为,像谷歌这样的大公司可以在加快清洁能源发展方面发挥催化作用。

特雷尔指出,该公司也是风能和太阳能项目的早期支持者,帮助这些市场起飞:“情况非常相似。既然我们已经设定了全天候无碳能源的目标,我们发现,要实现这一目标,需要的不仅仅是风能、太阳能和储能。坦率地说,要让电网也实现全天候无碳能源,我们将需要这套新的先进能源技术。通过与Fervo的合作,我们看到了在帮助推广这些技术方面发挥作用的机会。”

根据美国能源信息署的数据,美国在利用地球热能发电方面居世界领先地位,但地热发电量仍不到全国公用事业规模发电总量的一半。2022年,这些地热发电来自加州、内华达州、犹他州、夏威夷州、俄勒冈州、爱达荷州和新墨西哥州。

这些州传统上被认为具有地热潜力,因为西部地表附近有蒸汽或非常热的水储藏。

但美国能源部长詹妮弗-格兰霍姆(Jennifer Granholm)今年早些时候表示,增强型地热系统的进步将有助于在人们认为不可能开发地热能源的地区引入这种能源形式。格兰霍姆当时正在宣布对该行业的资助。

去年,能源部发起了一项努力,以“积极降低增强型地热系统的成本”。本月,能源部宣布拨款4,400万美元在全国范围内推进地热利用,并表示到2050年,美国地热发电的潜力将达到90千兆瓦,相当于为6,500多万户美国家庭供电。

地热探索新技术

包括Fervo在内的地热强化公司目前正在更深的地下挖掘热量,以挖掘更多地方的潜力。

在页岩热潮期间,钻探技术和实践大幅改进,使美国成为顶级油气生产国和出口国。Fervo公司战略副总裁莎拉-朱厄特(Sarah Jewett)说,但从石油和天然气行业到地热行业的技术转让却很少。

她说:“他们使用的都是老式油气开发中的旧东西,我们去找油田服务公司,说‘把你们最好的东西都给我们’。我们一直在使用所有现代钻井技术进行开发。”她说,“这大大提高了效率,降低了成本。”

在麻省理工学院举行的ClimateTech 2023会议上,介绍了Fervo公司如何率先在地热储层中进行水平钻探。在内华达州,Fervo向下钻探了大约8,000英尺,然后侧转,水平钻探了大约3,250英尺。

通过水平钻探,Fervo可以钻探到更多的热储层,而不必钻探许多垂直井。

Fervo将冷水泵入注水井,然后越过地下的高温岩石,泵入另一口井,即生产井。两者之间的通道是通过压裂或压裂岩石形成的。高压环境下,水在返回地面之前会加热到近400华氏度(约200摄氏度)。一旦到达地表,它就会将热量转移到另一种沸点较低的液体中,形成蒸汽。蒸汽膨胀的压力带动涡轮机旋转,从而产生电力,就像燃煤或天然气发电厂一样。冷却后的地热水被重新注入注水井,在一个闭环系统中再次开始循环。

Fervo表示,今年夏天的水井测试结果非常理想。拉蒂莫希望现在就尽快在尽可能多的地方复制这种技术,以帮助摆脱煤炭、石油和天然气,减少温室气体排放。

风险投资公司DCVC去年向Fervo投资了3,100万美元,该公司合伙人雷切尔-斯莱博(Rachel Slaybaugh)说,他们之所以这样做,是因为Fervo已经准备好向电网供电,而竞争对手还没有准备好。“拉蒂莫曾经经营过钻井平台,这是一个有利条件,这是一个正确的团队,他们知道自己在建立什么样的公司。”

Fervo和谷歌都表示,地热作为一种“随时可用”的清洁技术非常有价值,随着全球努力减少温室气体排放,这种技术可以在2030年前得到推广。

Fervo位于犹他州比弗县的下一个项目计划于 2026 年开始向电网输送清洁电力,并于2028年达到满负荷生产。

朱厄特说:“在我们从化石燃料过渡到可再生能源的过程中,这将释放出市场所渴求的东西,那就是全天候的可再生能源。”


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