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應用。

《自然》網站報道稱，隨著技術持續進步，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。

地熱發電技術備受追捧

地熱發電是利用地下熱水和蒸汽為動力源的一種新型發電技術。地熱發電實際上是把地下的熱能轉變為機械能，然后再將機械能轉變為電能的能量轉變過程。

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400兆瓦的產能，他們計劃于2028年前，為谷歌公司的數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下一代地熱發電項目的協議。2024年6月12日，谷歌表示，已與因威能源公司達成協議，為其內華達州的數據中心提供地熱電力。

此外，去年8月，賽捷地理系統公司宣布，將于2027年前，為元宇宙平臺公司的數據中心提供高達150兆瓦的地熱能。該協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則的重要力量。

增強型地熱系統理論上可行

傳統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的項目則不再依賴這些天然熱水庫，而是主動創建地下溫泉。

該技術從地面向下鉆出一個深數公里的洞，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，連續不斷提取這里的熱水，并將熱水加壓用于發電。

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（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），帶來很多創新性方法，將鉆井成本降低一半，為EGS的商業化應用鋪平了道路。

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，而且能利用現有工具實現。

風險和成本問題值得關注

然而，EGS的發展并非一片坦途。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，FORGE項目及費爾沃等公司正遵循美國能源部的指導，盡可能抑制誘發地震的活動，并使用地震儀持續監測現場。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。他們開發了“Eavor-Loop”地熱發電技術，其核心是一套安裝在地下3000米到4000米的封閉管道系統以及與該系統連接的地面設備，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電。

Eavor公司的地熱技術無需進行壓裂造縫，沒有誘發地震的風險。目前，該公司正在德國格雷茨里德附近建設第一座商業地熱發電廠。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研究員威爾森·里克斯指出，向地下鉆探數公里深資金投入非常昂貴，每個鉆孔的成本可能高達數百萬美元。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。