摘要：利用先進(jìn)的地?zé)釤醿?chǔ)以熱水或蒸汽的形式儲(chǔ)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(jī)發(fā)電

標(biāo)簽：地?zé)釤醿?chǔ),增強(qiáng)型地?zé)岚l(fā)電,地?zé)嵯到y(tǒng),增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng),EGS

地大熱能：地?zé)嵯到y(tǒng)將地球內(nèi)部的熱量輸送到地表，用于取暖或發(fā)電。但是地?zé)岚l(fā)電廠建設(shè)成本昂貴，而且隨著風(fēng)能和太陽(yáng)能越來(lái)越便宜、越來(lái)越豐富，地?zé)岚l(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)可行性會(huì)越來(lái)越低。然而，隨著風(fēng)能和太陽(yáng)能的增長(zhǎng)，儲(chǔ)存這些不穩(wěn)定源電力的需求也在增長(zhǎng)。

一項(xiàng)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?zé)?/a>熱儲(chǔ)以熱水或蒸汽的形式儲(chǔ)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(jī)發(fā)電。

普林斯頓大學(xué)機(jī)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?zé)?/a>發(fā)電廠打破傳統(tǒng)的基本負(fù)荷運(yùn)行模式，還能作為風(fēng)能和太陽(yáng)能的供應(yīng)方來(lái)獲得更大的價(jià)值。”

里克斯和他的博士導(dǎo)師杰西·詹金斯，以及總部位于休斯頓的先進(jìn)地?zé)衢_(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(duì)這種地?zé)醿?chǔ)層儲(chǔ)能進(jìn)行了廣泛的模擬，以了解該系統(tǒng)的技術(shù)組成和經(jīng)濟(jì)效益是否切實(shí)可行。他們發(fā)現(xiàn)，這種系統(tǒng)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(nèi)儲(chǔ)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?zé)?/a>熱儲(chǔ)，在儲(chǔ)能空間方面實(shí)際上是免費(fèi)的。”

他們的研究結(jié)果只適用于增強(qiáng)型地?zé)岚l(fā)電廠，比如Fervo和Cambridge這樣的發(fā)電廠，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(tǒng)的地?zé)嵯到y(tǒng)在自然形成的熱液儲(chǔ)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(guó)，它們大多位于西部。
 

增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)(EGS)通過(guò)創(chuàng)建人工熱儲(chǔ)來(lái)規(guī)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(guó)家或全球電力脫碳必需達(dá)到一定的規(guī)模，我們需要能夠提取傳統(tǒng)地?zé)?/a>以外的熱能。”
 

今年8月，F(xiàn)ervo能源籌集了1.38億美元的風(fēng)險(xiǎn)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(chǔ)層。該公司計(jì)劃利用新資金完成兩個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目，其中包括與谷歌在內(nèi)華達(dá)州的合作項(xiàng)目。

一旦這些EGS系統(tǒng)就位，它們將是儲(chǔ)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(chǔ)，水在熱儲(chǔ)中積聚并增壓。當(dāng)需要電力時(shí)，生產(chǎn)井將被打開(kāi)。

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

根據(jù)地質(zhì)條件和巖石特性，里克斯等人的模擬發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)可以在一個(gè)循環(huán)內(nèi)以高達(dá)90%的效率儲(chǔ)存能量。他說(shuō)，這與鋰離子和抽水蓄能相當(dāng)。同時(shí)，與其他儲(chǔ)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(shè)施，但儲(chǔ)能空間實(shí)際上是免費(fèi)的，因?yàn)镋GS發(fā)電，熱儲(chǔ)無(wú)論如何都是要建立的。
 

據(jù)了解，今年1月，該團(tuán)隊(duì)從高級(jí)研究計(jì)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?zé)醿?chǔ)層儲(chǔ)能的全面測(cè)試。他們建模研究的詳細(xì)發(fā)現(xiàn)以論文形式發(fā)表在了近期出版的《應(yīng)用能源》雜志上。