热岩:利用一种未被充分利用的可再生资源

地球不断加热地表深处的岩石;麻省理工学院的一份新报告建议利用这种可再生能源

盖泽斯地热发电厂——位于加利福尼亚州北部,由卡尔派恩公司运营——自20世纪20年代以来,一直在利用地球深处加热的蒸汽发电。自20世纪90年代以来,卡尔派恩公司一直在泵入来自周围社区的经过处理的废水,以补充多年发电过程中损失的水。自2000年以来,该发电厂的年发电量超过600万兆瓦时,足以为75万户家庭供电,而且几乎每周7天、每天24小时运营。“我们的可用率达到98%,”卡尔派恩公司负责地热运营的高级副总裁丹尼斯·吉勒斯说。“这是所有能源中可用率最高的之一。”

利用这种地热资源是麻省理工学院(M.I.T.)为美国能源部准备的一项新研究的主题。研究人员估计,在美国的地下深处潜藏着超过1300万艾焦耳(EJ),即1.23 x 1022英制热量单位,并且可以回收20万艾焦耳——或“2005年美国一次能源年消耗量的2000倍”——,而没有考虑成本。

在某些地方,如盖泽斯,由于自然界完成了大部分工作:断裂地下岩石、注入液体并加热它,因此成本最低。在这些地方,人们只需要建造转换装置,将蒸汽中的热量转化为电力,通常成本为每千瓦1,700美元。但麻省理工学院的团队正在提出一个更为雄心勃勃的计划,即在自然界不存在地热能的地方建设地热发电厂,钻入加热的基岩,创建一个开放的储层,并将水泵入其中进行加热。“最大的成本基本上在于钻井,”西弗吉尼亚大学摩根敦分校的化学工程师布莱恩·安德森说,他帮助开发了该报告的经济模型。“我们看到,完工深度与成本之间存在超线性关系。”


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当然,这种深层钻探的诀窍在石油工业中已经存在,据卡尔加里大学的经济学家迈克尔·摩尔(另一位研究报告的合著者)称,石油工业为超过18,000英尺的深井花费了大约940万美元。作为回报,这样的人造地热发电系统将收获基岩中40%的热量,然后将15%的热量转化为可用电力。“那里有两个闭环,”马萨诸塞大学达特茅斯分校的机械工程师兼合著者罗纳德·迪皮波解释说。“当你必须排出热量时,会对环境产生影响,但这比燃烧煤炭或处理核废料要干净得多。”

仅根据成本(也就是说,以每千瓦时低至6美分的电价,可以利用多少地热资源,这是煤炭发电的典型价格),在未来40年内,只需花费10亿美元就可以开发超过100千兆瓦的地热能——这仅相当于一座先进燃煤发电厂的价格,是新建核发电机组成本的三分之一。“这是一种非常大的资源,就其可能对美国能源供应产生的影响而言,它可能被低估了,”麻省理工学院的首席作者、化学工程师杰斐逊·泰斯特说。“地热是这里被遗忘的孤儿,它可能比其他可再生能源更兼容我们现有的电网系统。”

但地热并非完全没有风险。最近在瑞士巴塞尔建立这样一个地热发电厂的努力戛然而止,因为它引发了一场里氏3.4级的地震,虽然太小而不会造成损害,但足以让人类感受到。“我们每年会产生3,000到5,000次地震,”卡尔派恩的吉勒斯说。“在典型的一天,我们平均会经历10次。我可以保证你不会感觉到任何一次。”巴塞尔发电厂的未来仍然不明朗,问题可能源于它的选址;巴塞尔在1356年被地震夷为平地。“你不会想在有润滑大断层危险的地方安装这样的地热设施,”泰斯特指出。“在这里,不可能像在巴塞尔那样在雷达屏幕下进行。”

地热能可以提供稳定的电力,补充风能和太阳能等其他可再生能源提供的间歇性电力。科学家们表示,创造这种增强型或工程化的地热系统需要联邦政府资助研究,而布什政府并未将其纳入2007财年的预算请求。国会在2006年拨款2400万美元,今年的拨款水平可能会维持不变,但这仍然大约是该报告所说的将地热开发成可以为全国2500万户家庭供电的资源所需金额的一半。“就利用这种不依赖外国燃料的本土资源的潜力而言,地表几乎没有被触及,”吉勒斯补充说。“我们希望看到更大的努力,以实现其全部潜力。”

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