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编者注:此问答是《大众科学》进行的一项调查的一部分,该调查针对从事开发和实施非化石燃料能源技术的公司高管。
目前,哪些技术障碍最阻碍地热能的增长?在不久的将来和更长远的时间里,克服这些障碍的前景如何?
目前,地热开发的最大障碍是缺乏足够的直接经济激励措施来钻探地热资源。目前没有重大的技术障碍阻碍当前的增长和发展。与石油和天然气行业一样,地热行业将受益于一项强有力的、有针对性的和适当的税收激励措施,该措施直接与生产和注入井钻探的支出挂钩。目前,随着奥巴马政府认识到开发国内、可再生和清洁能源以确保我们国家未来的长期战略必要性,可再生能源领域的前景看起来不错。
将地热能扩大规模以服务于国家或全球客户群是否存在障碍?
今天,将地热能扩大规模以服务于全球客户群存在重大障碍,因为目前对地热的大部分投资都用于对规模有限的浅层和已知地热资源区域进行本地化开发。现实情况是,根据麻省理工学院 2006 年关于地热能未来的报告中概述的工程地热系统 (EGS),地热开发具有巨大的扩大规模的潜力。在 EGS 开发中,不存在发现能源失败的风险。它以巨大的数量存在于地下七到十公里的地球火山系统的热量中。挑战在于开发能够提取热量并将其输送到地面的系统来发电。
深层钻探已经在石油和天然气发现中进行,但由于所需井径的增加,EGS 需要特别注意。这个概念要求我们在那些深度构建一个“茶壶”,通过选择合适的地下岩石条件,然后在原位破裂岩石。一旦“茶壶”破裂,可以用来煮水,一对井将协同运行,一个井用于将水(甚至二氧化碳)注入茶壶,第二个井用于让蒸汽或气体逸出到地面,在那里它将转动传统的涡轮机和发电机设备。承诺是这些系统将是非常大的发电站,建得更靠近负荷中心以消除传输问题,并且将是一种清洁和可再生的电力来源。这个概念需要联邦政府的大力推动,就像 20 世纪 30 年代及以后开发的大型水力发电大坝一样。鉴于目前美国纳税人资助的经济危机救助的规模和范围,为 EGS 示范基地投入适度的 10 亿美元将是对未来能源开发的一项非常明智的投资。
现有的能源基础设施是否可以应对地热能的增长?或者,这也需要进一步修改吗?
当前地热开发的优势在于,项目开始时规模相对较小,例如 20 到 50 兆瓦,这些设施可以添加到现有的输电系统中,而不会出现太多重大问题。较大和更多地热电厂的中长期开发将需要不断升级和改进我们的输电系统,以便可以在更偏远地区建设地热项目,可以在不使已经负载的输电系统过载的情况下增加新的发电能力,并且电网可以更智能地优化电力供应和需求的峰谷。
鉴于当前的经济危机,您的行业能否获得必要的资本(来自公共或私人来源)来充分资助其增长?
是的,如果项目具有良好的地热资源和储层数据。可再生能源项目仍然可以吸引投资者和资金。地热能是基本负荷电力,比风能等间歇性来源更可靠,因此对公用事业公司更具吸引力。主要的融资问题回到了最初的地热储层发现和开发钻探的成本。这种类型的资本风险较高,并且在华尔街和华盛顿施加给我们的困难的金融环境中更难找到。
从战略角度来看,地热能更大的竞争对手是什么:是现有的煤炭、石油和天然气技术,还是其他替代能源技术?
这是一家公用事业公司在电力增量方面的选择。例如,许多公用事业公司一直使用天然气发电作为满足高峰需求的电力来源。其他公司则着眼于长期使用煤炭,并试图寻找更短期的替代来源。位于可再生能源组合标准州内的公用事业公司将需要越来越多的可再生能源,在这些情况下,地热能与风能、生物质能和太阳能竞争。
您和您行业中的其他人在五年内旨在实现的成本目标是什么?
地热行业的成本目标是努力保持与传统能源的竞争力。这需要增加发电设备和电厂建设服务供应商的数量,以及降低基本材料和供应的成本,这些成本在过去几年中急剧增加。为了保持竞争力,地热行业还需要低成本资本,因为前期开发成本相对较高。这可以通过更量身定制和针对该行业的具体联邦税收激励措施来实现。一旦前端资本成本得到偿还,地热发电作为基本负荷来源,其持续成本非常低,因为它不需要像天然气、煤炭或铀那样每年购买市场驱动的燃料组件。