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地下两万米处,藏有可供人类用23亿年的无尽能源?美国正在布局
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人类的探测器已经飞出了太阳系,可往自己脚下钻,至今没有钻过13公里。
这项纪录属于俄罗斯西北部的科拉超深钻孔。
科学家1970年开钻,想弄清地壳到底由什么构成,也想看看究竟能钻多深。
到1989年,钻孔深度达到12262米。
这大约只是陆地地壳厚度的三分之一,却用了将近20年。
钻进去以后,井底温度远远超出预期。
原先估计约100℃,实际测到将近180℃,岩石在高温下变得像软泥,钻孔越来越难维持。
那几年还流传过一个怪谈,说井下能听到声音,像是从地狱传上来的。
20世纪90年代中期,项目资金耗尽,现场被废弃,井口被封死。
比这更深的地方,人类从来没有直接测量过。
现在,美国有公司把目标定在20公里。
它们要找的不是石油,是热。
"23亿年"这个数字,先打个折:地热有多少?
地核温度可达五六千摄氏度。
这些热量约一半是地球形成时留下的余热,经过约45亿年还没散完;
另一半来自地壳里铀、钍等放射性元素的衰变,到现在还在不断产生。
研究地热的地质学家吉姆·福尔兹做过一个估算:地球一年产生的地热,大约是美国一年能源需求的10倍。
热量总量巨大,这一点学界没有争议。
可"23亿年"是把地球全部内热都算进去、完全不考虑开采成本和技术极限得出的理想值。
比较严谨的说法是,地表10公里以内的可利用地热,按现在的能耗水平够人类用几千年。
这已经很惊人了,不过关键不在储量多少,在于人类实际能拿到多少。
一个被低估的配角:现实情况有些反差。
按国际能源署的数据,目前地热只满足全球约1%的电力需求。
地热有一个太阳能、风能比不了的长处,就是全天候发电。
光伏到了阴天出力就不足,风停了风机也不转。
2023年全球地热装机的平均利用率超过75%,风电不到30%,光伏不到15%。
既然这么稳定,为什么用得这么少?
因为传统地热发电对地质条件要求很严,热源、水和多孔岩石三样都得有。
没有水还好办,可以从地面往下注。
岩石不透水就没法处理了,流体在热岩里流不动,热量也就取不出来。
能同时满足这三个条件的地方不多。
冰岛算一个,20世纪初它还是发展中国家,开发火山地热以后,把能源转化成工业产出,现在已是世界上人均收入最高的国家之一。
肯尼亚也是。
它位于东非大裂谷,那里的非洲板块正在裂开,地下热量离地表很近。
肯尼亚近一半的电力来自地热。
新兴企业Sosian能源筹资9100万美元,建了一座35兆瓦的电厂,绿色的大管道把两三公里深处的蒸汽送进涡轮机。
肯尼亚的地热潜力约10吉瓦,目前开发了约1吉瓦。
离开这些地质条件特别好的地方,地热发电长期很难推广。
石油工程师带来的新办法:改变这一局面的,是一批从油气行业转过来的人。
Fervo Energy首席执行官蒂姆·拉蒂默,职业生涯起步时在必和必拓做钻井工程师,赶上了得克萨斯南部的页岩气热潮。
他意识到,水平井和水力压裂既然改变了油气行业,也同样可以用在地热上。
具体做法是,在致密的热岩里人为压出裂缝,把地下变成一个巨大的换热器。
冷水从注入井打下去,流过裂缝吸收热量,再从生产井回到地面发电。
这样一来,原先的三个条件只剩下一个:岩石够热。
Fervo 2023年在内华达州用一座小电站验证了这项技术。
今年秋天,它在犹他州的Cape Station取得了实质进展:9月24日并网,9月30日宣布商业运行,比合同约定的日期早一天。
投运的是一期三个33兆瓦发电模块中的第一个,公司表示另外两个将在2027年1月1日前投入商业运行,还有400兆瓦正在建设,预计2028年投运。
带动这轮发展的,是美国数据中心快速增长的用电需求。
科技公司需要能全天稳定供电的清洁电源,地热正好符合要求。
Fervo与谷歌签了一份396兆瓦、为期15年的"照付不议"购电协议,预计2028年中开始供电。
这样一来,它受约束性购电协议覆盖的容量达到1054兆瓦,合同收入约119亿美元。
这些合同的意义不只在金额。
地热项目前期投入很大,有分析认为单个钻孔的成本可达9000万美元以上,而一台燃气发电机组只要100万美元左右。
投资者最担心的,是几十年以后的电价能不能保持稳定。
科技公司签下长期合同,等于替开发商承担了一部分远期电价风险。
地热能不能做大,财务上的问题和地质上的问题一样重要。
不过账面上还不好看。
Fervo第三季度收入只有11.
6万美元,当季能录得1170万美元净利润,靠的是利息收入、利率互换收益和税收抵免这几项一次性因素。
另一个风险是地震。
压裂会引发地震:2017年,韩国浦项的地热项目同样用了压裂技术,加上井位离断层太近,诱发了一场约5.
5级的地震,是韩国有记录以来最强的地震之一。
浦项至今仍是地热诱发地震中最严重的一例,这类事件很少见。
但一种能源只要出过几次事故,声誉就会受到严重影响,何况页岩气压裂本来就因为地下水污染和诱发地震而争议不断。
Fervo的做法是公开监测数据。
它最大的三次地震
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