可再生能源可以储存在闲置的油井中，以实现零净排放-彭博社

一个油泵在2021年7月运行于加利福尼亚库尔弗城的英格尔伍德油田。

摄影师：Kyle Grillot/Bloomberg废弃油气井的粉丝俱乐部规模极小，但肯普·格雷戈里可能就是俱乐部主席。其他人看到的是一种眼中钉或者甲烷排放源，而格雷戈里看到的是机遇。流氓甲烷排放，格雷戈里看到的是机遇。

站在加利福尼亚贝克斯菲尔德郊外一个深达4,000英尺的井边，他展示了为什么。一个重达3,000磅的重物被悬挂在井下的电缆上。格雷戈里按下按钮，启动一个小型电机，将重物从井口吊起，直至达到预定高度。现在它不仅仅是一个沉重的重物；它是一种潜在能源。格雷戈里按下另一个按钮，重物开始下降，释放出电能，可以馈送到电网上。

该系统设计用于储存近2千瓦时（kWh）的电能 — 格雷戈里说，这几乎足以为一个家用烘干机供电。他是2020年共同创立了初创公司Renewell Energy的。但该公司希望在美国数百万废弃油气井中建造更大型的系统，达到30%。通过这样做，Renewell希望将污染地球的基础设施转变为解决能源转型中最大挑战之一的解决方案：经济、可持续地储存电能。

为了将全球变暖控制在1.5摄氏度以下，根据国际能源署的估计，到本世纪中叶，全球近90%的电力将需要来自太阳能电池板、风力涡轮机和其他非化石燃料来源，目前这一比例约为30%。但是，增加更多可再生能源也需要解决一些问题，比如在风力大的日子产生过剩电力时需要储存，或者在云层遮挡太阳能发电时需要释放储存的能量。

可充电电池有助于解决这一需求，但目前用于生产锂离子电池的金属和矿物资源稀缺且昂贵。尽管锂离子电池价格持续下降，但根据彭博新能源财经（BloombergNEF）的数据，到2026年以这种方式储存1千瓦时电力可能仍需花费100美元。相比之下，Gregory预测Renewell的重力储存解决方案——主要依赖于从油田回收的廉价钢管和现成零部件——到2028年可能每千瓦时只需5美元。

将不活跃的油井改造成重力电池可以让大量未生产的油气井得到第二次利用，国家可再生能源实验室（NREL）的专家Dayo Akindipe表示。Renewell估计仅美国就花费了大约4万亿美元钻探和建设这些油气井。为了试图重复利用本应被浪费的基础设施——或更糟糕的是，成为甲烷污染源——美国能源部已经与NREL合作向Renewell提供了270万美元的资助，以测试和优化其重力储存技术。

潜在的气候收益也是存在的。石油和天然气公司相对缺乏清理其运营的动力，许多未生产的井被简单地遗弃而没有被妥善封闭。美国环境保护局最新可获得的估计数据显示，2019年该国至少有100万口未封堵的井，总体上排放的甲烷相当于大约45万头奶牛。Renewell的解决方案将涉及封闭废弃井，减少逃逸的甲烷排放风险，这种排放比二氧化碳更具有80倍的温室效应。

创造‘弗兰肯斯坦的怪物’

作为德克萨斯州本地人，曾在壳牌公司担任工程师的格雷戈里花了五年时间帮助公司试图从日益枯竭的油田中提取更多的石油。2018年，他决定改变方向，去斯坦福大学攻读能源工程和创业学位。但是，正是来自沃克·科尔特的一通电话，他是当时的油田评估师，也是格雷戈里的童年朋友，让这对二人开始共同创办Renewell Energy。这两位科技爱好者经常互相碰撞新想法，这一次他们认为他们也找到了商业案例。斯特凡·斯特雷克福斯，一位前汉堡王工程师，也是格雷戈里在斯坦福的朋友，加入作为Renewell的第三位联合创始人。

其余的发展有些类似于典型的硅谷初创公司，年轻工程师们试图在车库里让他们的想法变为现实 —— 但Renewell的第一个原型是在德克萨斯州一位熟人的工程工作室建造的。团队花了18个月的时间将其组装起来，比最初计划的时间长了六倍；有一次，他们甚至拆开了一台割草机以获取零件（后来被放弃了）。在那个时候没有任何风险投资支持，联合创始人们不得不四处寻找材料来削减成本。

“我们有点像拼凑一个大的弗兰肯斯坦怪物一样，”格雷戈里说。

Renewell的联合创始人花了18个月时间组装这家初创公司的第一个原型。Renewell Energy提供的照片当他们开始测试他们的怪物时，最初的结果足够令人鼓舞，以至于说服加利福尼亚的一家主要化石能源公司允许他们进入其一个闲置的油井。 （Renewell与该公司签订了保密协议，无法透露其名称。）自10月以来，这个高8英尺，重达10,000磅的原型已经安装在贝克斯菲尔德的一个油田（Renewell也设在那里），为这家初创公司提供了一个非常需要的现场试验地点。

就在那里，格雷戈里——身穿头盔和一双钢头靴——测试重力电池的“往返效率”。 这是一个用来描述储存的电量中可以稍后检索的百分比的术语。 格雷戈里说，Renewell的系统现在实现了71%的效率。 他称这个数字对于初创公司的第一个原型来说是“高”的，但仍远低于其他形式的电池。

例如，公用规模的锂离子电池群的平均往返效率为82%，根据一些行业 估计。 泵送水力储能设施的效率为79%。 为了赶上竞争对手，Renewell的六名员工正在努力将其性能提高到80%。

尽管效率提高了九个百分点听起来可能相对较小，但公司正在努力找出可以取得进展的地方。 Renewell的系统包含大约100个组件，并与硬件和软件接口，这使得确定技术故障的起源具有挑战性。有一次，用于跟踪重量位置的传感器短暂脱机了。在另一种情况下，格雷戈里和他的团队不得不逐个测试组件数月，然后才能诊断问题。

“感觉我们在追逐幽灵，”他说。

如何将枯竭的井变成金矿

如果Renewell能够克服其技术挑战，格雷戈里表示公司有望改变能源格局。其初始计划是将Renewell技术出售给正在运营的油气田，这些油气田也是非生产井的所在地，允许废弃的井在价格和需求低时储存过剩的可再生能源。虽然Renewell的重力电池旨在促进更广泛的可再生能源过渡，但这意味着它的第一阶段将，有些讽刺地，为油气作业提供更实惠的能源。即便如此，格雷戈里声称其技术可以帮助脱碳。

“我们的增长影响将是比其他方式更快地清理[油气]井，并提供一种新的储能方式，以帮助风能和太阳能获得市场份额，”他说。

随着其他井枯竭，与其被遗弃，这家初创公司可能会自行租用它们，然后配备其技术以扩大储存容量。这种方法可能反过来使Renewell能够吸引新的客户：需要帮助平衡能源需求与供应的电网运营商。

“意义重大，”NREL的Akindipe说。Renewell的解决方案依赖于“高中科学，”他说，但它可以“使石油和天然气[行业]参与[能源]储存市场和能源转型。”

尽管如此，Renewell的商业模式仍未得到验证。伦敦帝国学院专门从事能源储存的访问研究员Oliver Schmidt表示，与可再生能源的表亲不同，石油和天然气公司并不急需能源储存。“电力价格波动必须非常大[才能使其运作]，”他补充道。

上个月，Renewell从包括SOSV、Third Sphere和科技亿万富翁托马斯·普雷斯顿·沃纳的风险投资基金在内的投资者那里筹集了超过300万美元的种子轮融资。该公司计划在今年在加利福尼亚安装其第一个商业项目，尽管该公司对其潜在项目合作伙伴保持缄默。“目标是在2025年建造25个商业系统，”Gregory说。“这真的将[我们]从开发阶段推进到增长阶段。”

利用重力储存能源并非一个新主意；自20世纪初以来，抽水蓄能电站一直存在。但最近对这一概念的兴趣再次高涨，尽管致力于此的初创公司仍处于起步阶段。其中最知名的是总部位于加利福尼亚的Energy Vault，该公司在去年的SPAC合并中估值达到了11亿美元。成立于2017年的Energy Vault使用类似电梯的系统，试图通过将重型方块上下移动来储存能源，这些方块位于巨大的类似仓库的建筑物内。另一家总部位于苏格兰爱丁堡的备受关注的重力储能公司Gravitricity，其解决方案与Renewell类似，但其产品设计用于废弃的矿井。这两家初创公司都尚未完成商业规模项目。

Renewell表示，每口井的深度和大小是确定其能够储存多少能量的主要因素之一。该公司预计，它将部署其技术的平均井口可以储存150千瓦时的电力 —— 足以为五个普通美国家庭提供一天的电力。对于深度超过12,000英尺的井，Renewell希望部署一个更大的系统，可以储存300千瓦时的电力。

伦敦帝国学院的施密特对Renewell重新利用闲置井的雄心表示赞赏，但对其技术扩展能力持怀疑态度。在他看来，改造每口井所需的时间、金钱和人力都可能成为障碍。据该公司称，Renewell的第一个原型大约花费60万美元来建造和安装。

然而，最紧迫的问题可能来自监管方面。根据法律规定，非生产的油气井必须被废弃 —— 这个过程通常涉及拆除设备、用混凝土封堵井口和封顶 —— 但美国立法者尚未承认重力井作为一种替代选项。

格雷戈里并不担心这一点，他一直在与加利福尼亚和科罗拉多的政策制定者讨论部署Renewell的技术。他表示，这项技术还太新，不应指望监管者熟悉它，他相信立法者的祝福迟早会到来：“对于一口闲置的井，你能做的事情只有那么多。”