科技日報記者 劉霞

在過去幾個月里，科技巨頭亞馬遜、微軟等紛紛押注核能，但元宇宙平臺、谷歌等公司卻將投資重心放在了另一種低碳能源——地熱能上。美國能源部地熱技術辦公室主任勞倫·博伊德表示，谷歌等公司在地熱能領域的最新行動預示著，這項技術或將迎來廣泛的商業(yè)應用。

《自然》網站報道稱，隨著技術持續(xù)進步，加上政策制定者的熱情助推，地熱能技術的新時代即將到來。

地熱發(fā)電技術備受追捧

地熱發(fā)電是利用地下熱水和蒸汽為動力源的一種新型發(fā)電技術。地熱發(fā)電實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變過程。

美國費爾沃能源公司致力于將石油和天然氣鉆探領域的進步“嫁接”到地熱領域。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)電廠擴建計劃。這座工廠預計電力產能高達2000兆瓦，足以滿足200萬戶家庭的用電需求。該工廠目前已實現(xiàn)400兆瓦的產能，他們計劃于2028年前，為谷歌公司的數(shù)據中心和其他客戶提供全天候清潔電力。

其實，早在2021年5月，谷歌就與費爾沃公司簽署了開發(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(shù)據中心提供地熱電力。

此外，去年8月，賽捷地理系統(tǒng)公司宣布，將于2027年前，為元宇宙平臺公司的數(shù)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(guī)則的重要力量。

增強型地熱系統(tǒng)理論上可行

傳統(tǒng)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發(fā)的項目則不再依賴這些天然熱水庫，而是主動創(chuàng)建地下溫泉。

該技術從地面向下鉆出一個深數(shù)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，這會導致巖石產生裂縫，增加其滲透性，并形成一個熱水儲蓄層。接著，再鉆一個洞，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70年代以來，科學家一直在探索這種增強型地熱系統(tǒng)（EGS），但大多都未能提取出大量能量。

過去10年，科學家利用石油和天然氣行業(yè)取得的技術進步，例如更好的巖石破碎技術和水平鉆井方法，對EGS進行了改進，使其重煥生機。

美國能源部于2014年啟動了地熱能研究前沿瞭望臺計劃（FORGE），帶來很多創(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。

費爾沃公司兩個早期試點項目獲得的成果表明，EGS概念不僅可行，而且能利用現(xiàn)有工具實現(xiàn)。

風險和成本問題值得關注

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程有可能會帶來地震風險。此前，在瑞士巴塞爾以及韓國浦項進行的兩個項目，就因為水力壓裂導致地震而擱置。

鑒于此，F(xiàn)ORGE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，并使用地震儀持續(xù)監(jiān)測現(xiàn)場。一旦地震活動超過某個閾值，他們就會停工。

加拿大Eavor公司則采取了風險更小的策略。他們開發(fā)了“Eavor-Loop”地熱發(fā)電技術，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)連接的地面設備，利用水在地下管道和地面設備間的流動，將地下熱能帶到地上用于發(fā)電。

Eavor公司的地熱技術無需進行壓裂造縫，沒有誘發(fā)地震的風險。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。這座工廠將深入地下4500米，開采溫度160℃的水，為附近城鎮(zhèn)供暖。

地熱能的開采和使用成本也成為科學家的考量因素。美國普林斯頓大學能源系統(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，每個鉆孔的成本可能高達數(shù)百萬美元。盡管下一代地熱能技術的成本會隨著技術不斷發(fā)展而下降，但仍比許多其他形式的能源貴。不過，鑒于地熱能可以隨時使用，其有望成為太陽能、風能等低碳能源的一個補充。