研究表明：地熱在儲能方面可能勝過(guò)電池

摘要：利用先進(jìn)的地熱熱儲以熱水或蒸汽的形式儲存多余的風(fēng)能和太陽(yáng)能，并在風(fēng)能和太陽(yáng)能不可用時(shí)釋放這些熱量，帶動(dòng)渦輪機發(fā)電

標簽：地熱熱儲,增強型地熱發(fā)電,地熱系統,增強型地熱系統,EGS

地大熱能：地熱系統將地球內部的熱量輸送到地表，用于取暖或發(fā)電。但是地熱發(fā)電廠(chǎng)建設成本昂貴，而且隨著(zhù)風(fēng)能和太陽(yáng)能越來(lái)越便宜、越來(lái)越豐富，地熱發(fā)電廠(chǎng)的經(jīng)濟可行性會(huì )越來(lái)越低。然而，隨著(zhù)風(fēng)能和太陽(yáng)能的增長(cháng)，儲存這些不穩定源電力的需求也在增長(cháng)。

一項新的提議可以解決這些問(wèn)題，并可支撐這三種可再生技術(shù)。這個(gè)想法很簡(jiǎn)單，利用先進(jìn)的地熱熱儲以熱水或蒸汽的形式儲存多余的風(fēng)能和太陽(yáng)能，并在風(fēng)能和太陽(yáng)能不可用時(shí)釋放這些熱量，帶動(dòng)渦輪機發(fā)電。

普林斯頓大學(xué)機械與航空航天工程研究生威爾遜·里克斯說(shuō):“這將使下一代地熱發(fā)電廠(chǎng)打破傳統的基本負荷運行模式，還能作為風(fēng)能和太陽(yáng)能的供應方來(lái)獲得更大的價(jià)值?！?o:p>

里克斯和他的博士導師杰西·詹金斯，以及總部位于休斯頓的先進(jìn)地熱開(kāi)發(fā)商Fervo能源公司的聯(lián)合創(chuàng )始人兼首席技術(shù)官杰克·諾貝克，他們對這種地熱儲層儲能進(jìn)行了廣泛的模擬，以了解該系統的技術(shù)組成和經(jīng)濟效益是否切實(shí)可行。他們發(fā)現，這種系統確實(shí)可以像鋰離子電池一樣高效地在一定時(shí)間范圍內儲存電力，從幾個(gè)小時(shí)到許多天不等。另外，里克斯說(shuō)，“建造一個(gè)地熱熱儲，在儲能空間方面實(shí)際上是免費的?！?o:p>

他們的研究結果只適用于增強型地熱發(fā)電廠(chǎng)，比如Fervo和Cambridge這樣的發(fā)電廠(chǎng)，總部在馬薩諸塞州的奎斯能源公司和總部在西雅圖的阿爾塔洛克能源公司正在開(kāi)發(fā)中。
 

傳統的地熱系統在自然形成的熱液儲層中鉆井。但是這些地下深處的熱水并不是隨處都有的。例如，在美國，它們大多位于西部。
 

增強型地熱系統(EGS)通過(guò)創(chuàng )建人工熱儲來(lái)規避這一地理限制。開(kāi)發(fā)商通過(guò)鉆入或溶化干熱的巖石，然后將水注入裂縫創(chuàng )建斷裂。生產(chǎn)井將熱水抽取出來(lái)用于發(fā)電。里克斯說(shuō):“促進(jìn)國家或全球電力脫碳必需達到一定的規模，我們需要能夠提取傳統地熱以外的熱能?！?br /> 

今年8月，Fervo能源籌集了1.38億美元的風(fēng)險投資，以推進(jìn)其技術(shù)發(fā)展。該公司利用油氣行業(yè)的創(chuàng )新，如水平鉆井和分布式光纖傳感，來(lái)創(chuàng )建地下儲層。該公司計劃利用新資金完成兩個(gè)試點(diǎn)項目，其中包括與谷歌在內華達州的合作項目。

一旦這些EGS系統就位，它們將是儲量和發(fā)電的理想選擇。多余的風(fēng)能或太陽(yáng)能可以用來(lái)將水注入人工熱儲，水在熱儲中積聚并增壓。當需要電力時(shí)，生產(chǎn)井將被打開(kāi)。

里克斯說(shuō):“EGS儲層創(chuàng )建于天然不透水的巖層中，人工熱儲以外的一切都被封閉了。這就類(lèi)似于水電站水庫，你可以選擇何時(shí)讓水通過(guò)大壩或是用來(lái)發(fā)電?！?br /> 

根據地質(zhì)條件和巖石特性，里克斯等人的模擬發(fā)現，該系統可以在一個(gè)循環(huán)內以高達90%的效率儲存能量。他說(shuō)，這與鋰離子和抽水蓄能相當。同時(shí)，與其他儲能技術(shù)相比，其成本將是最低的。它在地面上需要更大的設施，但儲能空間實(shí)際上是免費的，因為EGS發(fā)電，熱儲無(wú)論如何都是要建立的。
 

據了解，今年1月，該團隊從高級研究計劃局-能源分部(ARPA-E)獲得了450萬(wàn)美元的資金，用于實(shí)地展示地熱儲層儲能的全面測試。他們建模研究的詳細發(fā)現以論文形式發(fā)表在了近期出版的《應用能源》雜志上。