石油钻探技术正在制造无碳电力

犹他州西南部乡村有一个山谷,现已成为可再生能源的中心。数十座高大的白色风力涡轮机在天空中呼啸而过。远处,一片太阳能电池板的海洋闪闪发光。

但这个街区的新来者大多隐藏在地下。

从表面上看,Fervo Energy 的开普站看起来或多或少像一个石油井架,一座薄薄的金属塔耸立在艾蒿草原之上。

但这个去年破土动工、耗资 20 亿美元的地热项目并非开采天然气。首席执行官蒂姆·拉蒂默(Tim Latimer)认为,钻探地下热量是产生大量无碳电力的关键。

“仅这三个井场就能产生 100 兆瓦的电力。全天候、24/7 供电,”他说。

拉蒂默站在距地面 40 英尺的钻机金属平台之一上,俯瞰着目前正在建设中的项目。这口井是 Fervo 在开普站完成的 24 口井之一,旨在利用地球的自然热量发电。


犹他州西南部 Fervo 能源井冒出蒸汽

不是你父亲的地热能

这不是冰岛或加州间歇泉项目等火山热点地区已经活跃的地热类型。它被称为增强型地热系统。

冷水流入一口井,井水深达地下 13,000 多英尺时,井的形状像曲棍球棒一样弯曲。然后水从 400 度岩石的裂缝中挤出。水升温并通过与第一口井平行的第二口井返回地面。这会产生蒸汽,推动涡轮机发电,而水则以闭环方式送回地下。

这种水平井技术是由位于同一山谷、耗资 3 亿美元、名为 Utah FORGE 的联邦研究项目首创的,该项目为私营公司采用该技术并使用该技术铺平了道路。

最近的创新,例如更好的钻头(由合成钻石制成,可以钻穿坚硬的地下花岗岩),帮助 Fervo 钻出最新一口井的时间仅为几年前的四分之一。 Latimer 表示,这种效率意味着钻井成本下降 80%。

去年,Fervo 在内华达州的试点项目使用类似的技术开始向谷歌数据中心供电。该公司在犹他州开普站的早期测试表明,新项目的发电量是内华达州试点项目的三倍。

“现在这是一项经过验证的技术。这不是两三年前就可以发表的声明,”拉蒂默说。 “现在,问题就在于我们如何在电网上获得更多兆瓦电力,从而产生更大的影响?”

今年夏天,这种地热又进一步走进了美国人的客厅。

Fervo 与南加州爱迪生公司签署了一项具有里程碑意义的协议,南加州爱迪生公司是美国最大的电力公司之一,拥有 1500 万客户。它将在 2026 年向电网输送第一批 70 兆瓦的地热液。到 2028 年该项目全面完成时,这家犹他州的发电厂将总共提供 320 兆瓦的电力,足以为 350,000 户家庭供电。


更好的钻头大大降低了增强型地热能项目的钻井成本

无碳指令刺激需求

加州领导人在 2018 年制定了一项任务,要求该州到 2045 年实现 100% 可再生电力。因此,南加州爱迪生公司发言人 Reggie Kumar 表示,增加地热能是有意义的。

“加州要到 2045 年实现脱碳目标,电网必须比以往更快地扩张。这意味着我们需要采取大胆的行动。”

美国能源部的长期目标是到 2050 年将国内地热容量增加近 25 倍,达到可为超过 6500 万户家庭供电的水平。联邦政府正在对地热项目投资数百万美元,以加快地热在全国的部署。犹他州西南部的当地地质使其成为开发地下热量的主要地点,但国家可再生能源实验室最近的地图显示,增强地热有可能在西部大部分地区甚至在一些东部州(例如密西西比州、爱荷华州和密西西比州)发挥作用。宾夕法尼亚州。

目前,地热能每兆瓦时的成本确实比风能或太阳能更高,但那些更成熟的可再生能源需要大型电池来保持电力全天候流动。另一方面,可持续发展智库 RMI 无碳电力团队的管理人员亚历山德拉·戈林 (Alexandra Gorin) 表示,另一方面,地热发电有可能在晴朗或无风的情况下根据需要增减发电量,以填补电力缺口。

“理论上,它提供了更稳定、清洁的燃料来源,”她说,“因此,对于非常关心可靠性和资源充足性的公用事业和电网运营商来说,地热有潜力提供……更接近 24/7 的可再生能源”。

RMI 高级负责人 Uday Varadarajan 表示,像 SoCal Edison 这样的大型公用事业公司达成此类交易,向更广泛的能源市场传达了关于地热能可行性的信息。

“这说明他们觉得自己需要地热,尽管他们拥有如此多的风能、太阳能和储能。所以我认为这是一件大事。”

Varadarajan 表示,在地热真正实现之前,我们无法确定地热是否可以成为可靠的公用事业规模的能源,但他持谨慎乐观的态度。他表示,如果 Fervo 项目成功,更多的公司可能会在短短几年内开始为其他公用事业建设更多的地热项目。

“我们确实希望在未来十年内能够有其他(可再生能源)选择,但地热能可以在本十年末开始扩大规模,”他说。 “这几年可以对竞争力和气候产生巨大的影响。”

增强型地热能具有快速扩大规模的潜力,部分原因是它借鉴了许多人希望看到它取代的行业的大量技术和专业知识:化石燃料。 Fervo 的总部甚至位于美国石油城休斯敦,该公司的大部分员工来自化石燃料行业。

可通过现成技术进行扩展

例如,埃里克·威廉姆斯(Eric Williams)在石油和天然气领域工作了数十年,但现在负责犹他州 Fervo 项目的安全监督。他说,换行业并没有改变他的日常任务,但确实改变了他对工作的看法。

“你说你在石油和天然气行业工作,有时人们会说,‘呃。’但当你说地热、当你说可再生、可持续时……很多人都会说,‘哇’,”威廉姆斯说。 “所以当我告诉人们我在这个世界上所做的事情时,我感到很自豪。”

首席执行官蒂姆·拉蒂默(Tim Latimer)表示,这说明了地热能帮助美国开辟一条通向清洁能源未来之路的另一个原因。为了应对气候变化,许多化石燃料业务将被逐步淘汰。许多石油和天然气工人需要一个着陆点。

他说,如果犹他州的项目是更大项目的开始,那么地热可以帮助实现这两个转变。

“十年或二十年后,当我们站在这里时,我们希望这不仅是一个成功的项目,而且是一个我们可以在世界各地重复数十甚至数百次的模板。”