地热发电能否在价格上与煤炭竞争?

一份投资银行报告称,地热能源现在每千瓦时的成本比煤炭发电更便宜。但其中有很多注意事项

尽管使用可再生能源(如地热、水力、太阳能和风能)减少化石燃料燃烧的环境效益显而易见,但它们在推广应用方面一直存在一个严重障碍:每千瓦时的成本。

然而,这个障碍可能正在打开,至少对于其中一种能源而言。最近的两份报告(以及其他一些报告)表明,地热的成本实际上可能比其他任何能源都便宜,包括煤炭。地热发电厂的工作原理是从地球深处抽取热水,这些热水可以直接用于驱动蒸汽轮机,或者用于加热第二种更易挥发的液体(如异丁烷),然后由该液体驱动蒸汽轮机。

美国新总统推出了一项经济刺激方案,其中包括对可再生能源的 280 亿美元直接补贴,以及用于研发的 130 亿美元,这使得可再生能源(包括地热发电)的前景一片光明。国际投资银行瑞士信贷的最新报告称,地热发电的成本为每千瓦时 3.6 美分,而煤炭发电的成本为每千瓦时 5.5 美分。


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但这并不意味着公司正在争先恐后地建造地热发电厂:地热数据中存在许多假设。首先,存在税收优惠,这可以节省每千瓦时约 1.9 美分的成本。然而,这些优惠不一定会永远持续下去,尽管经济刺激法案将它们延长至 2013 年。

其次,瑞士信贷的分析依赖于所谓的“平准化[原文如此]能源成本”,即生产特定单位能源的总成本。这个数据中包含一个假设,即建造一座新地热发电厂的资金可以以合理的利率获得,大约为 8%。

在当今的经济环境下,情况并非如此。地热能源协会主任卡尔·加威尔告诉ScientificAmerican.com最近,“总的来说,地热融资是存在的,但很难获得,而且成本很高。”“你必须有一个非常优质的项目才能获得信用卡利率。”

这意味着非常高的前期成本。因此,公司更倾向于将资金投入到前期成本较低的项目上,例如天然气发电厂,它们的建设成本较低,但由于运行它们所需的燃料成本较高,因此运营成本相对较高。

位于爱达荷州博伊西的美国地热公司(拥有并运营三个地热发电厂)的工程师凯文·基茨说,“天然气之所以受欢迎,正是因为这个原因。”“它的资本成本较低,即使你预计天然气在未来的成本会很高,如果你在模型中使用高[利率],那也无关紧要。”

天然气在分析中的成本为每千瓦时 5.2 美分,它之所以受欢迎,还因为它可以在任何地方部署,而只有美国 13 个州确定了地热资源。尽管这限制了地热发电的可扩展性,但美国地质调查局 2008 年的调查估计,美国拥有 40,000 兆瓦的地热能源,可以使用当今的技术进行开发。(相比之下,美国平均燃煤发电厂的容量超过 500 兆瓦。)

还有另一个重要问题:寻找地热资源。在这方面,地热行业与石油和天然气行业面临着同样的挑战。瑞士信贷的分析没有考虑勘探成本,每个井的勘探成本可能高达数十万美元。

加威尔说:“美国地质调查局估计,美国 70% 到 80% 的地热资源是隐藏的。”“你在地表看不到它,而且我们没有技术在不盲目钻探的情况下找到它……地热没有像石油行业在 1920 年代那样在地球物理科学方面取得突破。我们仍然在寻找它从地下泄漏出来的地方。”

尽管存在这些注意事项,但新的分析得到了早期分析的支持,例如2006 年西方州长协会 (WGA) 关于美国西南部地热资源的报告。使用几乎相同的经济模型,但假设资本成本高于瑞士信贷分析中使用的成本——换句话说,即当今经济中如此麻烦的利率——WGA 发现,一旦计入联邦政府提供的每千瓦时 1.9 美分的税收抵免,就可以使用现有技术,从现有资源中生产地热能源,成本约为每千瓦时 6.5 美分。

尽管 WGA 没有直接将地热成本与煤炭成本进行比较,但将他们的假设应用于其他形式的能源将全面提高价格,特别是对于燃煤电厂而言,燃煤电厂的寿命预计将超过 50 年。(燃煤电厂假设的 50 年寿命使得规划者可以将它们的建设成本分摊到比地热发电厂更长的时间内,地热发电厂的寿命预计不到一半。)

另一个潜在的障碍是可靠性。瑞士信贷和 WGA 的研究都假设地热发电厂几乎每天 24 小时、每周 7 天都在发电。剑桥能源研究协会的副总裁兼高级电力顾问拉里·马科维奇认为这是一种夸大。“他们假设,如果你投入一兆瓦的地热容量,你将在一年中超过 95% 的时间运行,”马科维奇说。“问题在于:如果你查看美国地热的实际发电量,它只运行 62% 的时间。”

其他来源对这一数字提出异议——冰岛和其他地方的地热融资机构 Glitnir 银行声称,地热发电厂的运行时间高达 95%,而且该领域学者的2005 年论文 (pdf) 声称,总体而言,美国的地热发电厂的发电时间约为 80%。

阻止地热发电厂持续运行的原因是它们所依赖的蒸汽有时会性质恶劣。“当你从地球中取出蒸汽时,它与从燃煤或天然气电厂的锅炉中取出蒸汽是不同的,”马科维奇说。“它里面有很多其他的东西。”这些“东西”可能包括从二氧化硅和重金属到氨的各种物质,具体取决于来源。

地热倡导者希望这些注意事项中的许多都变得无关紧要。例如,对依赖化石燃料的发电厂排放的碳征税可能会大幅提高煤炭的成本,从而使地热的问题变得无关紧要。类似于欧洲使用的碳排放总量管制和交易系统也会产生同样的效果。

而且,一些州已经强制规定一定比例的能源必须来自绿色和可再生能源,这似乎正在产生影响。自 1985 年大学毕业以来一直从事地热项目工程师的基茨说:“很高兴看到市场发生了变化——热情高涨。”“五年前我说,只要比煤炭贵千分之一分,每个人都想要绿色能源。现在人们只是想要可再生能源,仅此而已——被爱真好。”

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