摘要：利用先進(jìn)的地?zé)釤醿?/a>以熱水或蒸汽的形式儲存多余的風(fēng)能和太陽能，并在風(fēng)能和太陽能不可用時釋放這些熱量，帶動渦輪機(jī)發(fā)電

標(biāo)簽：地?zé)釤醿?/a>,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)能和太陽能越來越便宜、越來越豐富，地?zé)岚l(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)可行性會越來越低。然而，隨著風(fēng)能和太陽能的增長，儲存這些不穩(wěn)定源電力的需求也在增長。

一項(xiàng)新的提議可以解決這些問題，并可支撐這三種可再生技術(shù)。這個想法很簡單，利用先進(jìn)的地?zé)?/a>熱儲以熱水或蒸汽的形式儲存多余的風(fēng)能和太陽能，并在風(fēng)能和太陽能不可用時釋放這些熱量，帶動渦輪機(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:“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)能和太陽能的供應(yīng)方來獲得更大的價(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_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，他們對這種地?zé)醿?/a>儲能進(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間范圍內(nèi)儲存電力，從幾個小時到許多天不等。另外，里克斯說，“建造一個地?zé)?/a>熱儲，在儲能空間方面實(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發(fā)中。
 

傳統(tǒng)的地?zé)嵯到y(tǒng)在自然形成的熱液儲層中鉆井。但是這些地下深處的熱水并不是隨處都有的。例如，在美國，它們大多位于西部。
 

增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)(EGS)通過創(chuàng)建人工熱儲來規(guī)避這一地理限制。開發(fā)商通過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)井將熱水抽取出來用于發(fā)電。里克斯說:“促進(jìn)國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，來創(chuàng)建地下儲層。該公司計(jì)劃利用新資金完成兩個試點(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，它們將是儲量和發(fā)電的理想選擇。多余的風(fēng)能或太陽能可以用來將水注入人工熱儲，水在熱儲中積聚并增壓。當(dāng)需要電力時，生產(chǎn)井將被打開。

里克斯說:“EGS儲層創(chuàng)建于天然不透水的巖層中，人工熱儲以外的一切都被封閉了。這就類似于水電站水庫，你可以選擇何時讓水通過大壩或是用來發(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)可以在一個循環(huán)內(nèi)以高達(dá)90%的效率儲存能量。他說，這與鋰離子和抽水蓄能相當(dāng)。同時，與其他儲能技術(shù)相比，其成本將是最低的。它在地面上需要更大的設(shè)施，但儲能空間實(shí)際上是免費(fèi)的，因?yàn)镋GS發(fā)電，熱儲無論如何都是要建立的。
 

據(jù)了解，今年1月，該團(tuán)隊(duì)從高級研究計(jì)劃局-能源分部(ARPA-E)獲得了450萬美元的資金，用于實(shí)地展示地?zé)醿?/a>儲能的全面測試。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。