"深层地热"技术有望让钻探更深、更快、温度更高 - 《华尔街日报》

当前的地热发电厂，比如加利福尼亚州卡利帕特里亚附近的这一座，大多建在地下热量更接近地表的地方。深层地热可以开发更多的热源，成为改变游戏规则的化石燃料替代品。图片来源：robyn beck/法新社/盖蒂图片社一些初创公司和研究人员正在开发技术，以扩大地热能的产量。

地热发电厂从充满水的多孔的热岩石的地下储层中产生蒸汽，并将其输送到发电涡轮机或为建筑物供暖的管道中。尽管这种能源几乎不产生碳排放，但由于钻探越深越昂贵、越困难，其应用一直受到限制。

因此，地热发电厂大多建在地下热量更接近地表、更容易获取的地方，包括美国、菲律宾、印度尼西亚、土耳其和新西兰的部分地区，为其提供蒸汽的井通常不超过1到2英里深。根据国际可再生能源机构的数据，2021年这些国家约占全球地热发电能力的70%。

正在开发的新技术将能够进行更深的钻探，这将使地热发电厂可以建在地热离地表更远的地方。在更深的地方开发更热的材料——即深层地热——还有捕获更多地热能的优势。目标是达到温度可以超过900华氏度的深度。

“深层地热意味着更热的地热能，并且能更稳定地在地球各处进行分配，”麻省理工学院等离子体科学与聚变中心主任丹尼斯·怀特表示。

不过，要在经济上可行，深层地热必须证明其长井钻探速度能超越传统方法，同时保持成本相当。科学家指出，若成功，这些努力可能使地热成为颠覆化石燃料的替代能源。

改造燃煤电厂

麻省理工学院衍生公司Quaise Energy已筹集7500万美元开发技术，宣称能克服地下高温、高压和坚硬岩石的挑战。该公司计划先用钻头穿透沉积层，在约3英里深度切换至名为回旋管的射频波发射装置。

该公司表示，向井底发射射频波可使岩石汽化，实现每小时约16英尺的钻探速度。其目标是钻探深达12英里的地热井，耗时约六个月。目前全球最深的人造钻孔——俄罗斯科拉超深钻孔深度约7.6英里。

麻省理工学院等离子体科学与聚变中心研究员保罗·沃斯科夫指出，回旋管已在全球聚变能研究实验室实现商业化应用。他历时十年研究该技术，其成果为Quaise项目奠定了基础。

Quaise计划与电力公司合作，将蒸汽输送至燃煤电厂涡轮机，使这些发电机转型生产零碳排放能源。据估算，钻探地热井并改造燃煤电厂以生产300兆瓦清洁电力的成本约5亿美元，远低于新建基础设施。该公司拟于2024年在美国得州或西部进行实地测试，2028年开始为改造后的燃煤电厂供应蒸汽。

欧洲的探索努力

斯洛伐克初创企业GA Drilling已投入约7500万美元开发一种钻井技术，该公司称该技术与石油天然气行业使用的钻机兼容。该方案计划先通过机械力钻至约3英里（约4.8公里）深度，随后将坦克炮管形状的钻头下放至井中，用加热至太阳表面温度的高压水流轰击岩层使其碎裂——这项被命名为Plasmabit的技术。

公司创始人兼CEO伊戈尔·科西斯表示，这项已被多家钻探企业试验的技术在更深地层作业时成本将低于传统钻探。“每向下钻探一公里的成本将与前一公里大致持平”，他透露称，钻凿约6英里（约9.6公里）深井成本约1000万美元，仅为传统方式的十分之一。

在欧洲，由五家研究机构和一家钻井公司组成的Orchyd联盟获得了欧盟400万欧元（约合400万美元）资助，用于整合市场上现有的技术：能切割岩石的高压水射流，以及每秒冲击钻头二十余次的冲击钻探技术。

参与该项目的巴黎矿业地学研究中心科学家洛朗·热尔博和纳文·韦尔穆鲁甘指出，这种方法可使工程师软化坚硬岩层并实现穿透。他们表示，相比传统钻探，该技术可降低约65%成本并将钻速提升至四倍。Orchyd称该技术有望于2025年投入实地应用。

投资增长

深层地热技术有望开发出稳定、巨大的能源来源，这一前景也引起了成熟钻井公司的关注。

总部位于休斯顿的纳伯斯工业有限公司，作为最大的钻井服务提供商之一，已分别向Quaise和GA Drilling投资1200万和800万美元。战略计划副总裁吉列尔莫·塞拉表示，纳伯斯希望成为地热项目的领先钻井商。他承认这些技术在科学和工程层面存在挑战，例如如何从数英里外控制岩石爆破，以及确保电子设备在恶劣条件下按设计运行。

“我们只是希望其中一些技术能开始整合到我们的钻机中，”他说。他还表示，这些新技术也可被油气公司用于更高效、因而污染更少的碳氢化合物开采。

除深层地热外，开发水文热储数字测绘解决方案的Zanskar等公司，以及像Fervo Energy这样研发水平钻入地热储层技术的企业，同样吸引了数百万美元投资。PitchBook Data Inc.估计，截至8月，2022年地热领域已获得超3.63亿美元风险投资，约为去年总额的两倍。

地热产业还将受益于《通胀削减法案》中的税收抵免政策，潜在总额或达数十亿美元。

“投资正重回地热领域，”全球最大油田服务公司SLB（原斯伦贝谢）首席执行官奥利维尔·勒佩什表示。

莫伦内先生是《华尔街日报》驻休斯顿的记者。他的联系方式是[email protected]。