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太阳能板在晚上没有效果、风力发电机建在盆地地形效果差,再生能源的不稳定性使人类要100%依靠绿色能源生存不太可能。
但若是从底表向下钻,利用地球本身源源不绝的地热发电,是否就能打破能源供应不稳定的窘境了?
高度提倡环保的时代下,全球产业开始注意到替代能源如绿色能源(Green energy)、洁净能源(Clean energy)的发展重要性。然而太阳能、风力发电等绿色能源设备对于环境的依赖性过高,不仅需要在建设前多花时间选址,更因能源不够稳定,目前尚无法如火力发电、核能发电24小时确保每个家庭都有充足电量。但如果用“地热”发电呢?
在意大利托斯卡纳区亚平宁山脉的深山里,有一座被称为Venelle-2的地热井。工程团队以不引发地震的情况下,向地表下钻约3公里,是人类史上温度最高的地热井。
地热倍数发电关键:超临界流体
要最大化运用地下蕴藏的地热资源,必须使水变成“超临界流体”,不仅得挖得够深,而且除了压力需比地表高221倍外,温度还要高于摄氏374度,这是让水升温变成“超临界流体”的条件。利用超临界流体低黏度、高扩张系数、低表面张力,以及介于气体与液体之间的特性,地热能顺利将能量提供给涡轮发电机,预计产能将会是过去地热技术的数倍。
目前仅冰岛在2017年,由政府开挖到地表以下5公里,成功让水当地底呈现超临界流体状态,但研究团队仍在思考如何当地热井中提高使用超临界流体的发电效率。
虽然Venelle-2计划钻得更深挖掘超临界流体,不过他们已经钻到比世界上任何井都还要热的区域,这时的温度已经比当时冰岛的井还高200多度,因为温度真的太高而无法安全地进行。
地热专家:探钻要小心,不然可能引发地震
虽然超临界流体看起来好处多多,但钻井时只要有岩石不小心松动脱落,就有引发地震的风险。Venelle-2地热论文发布作者之一的Riccardo Minetto表示,超临界地热井是一项新的技术,未来对超临界流体进行钻探的实验“不排除有引发地震的可能性”。
除了地震的风险外,超临界地热井还是有其它需要评估的缺点,但凡全球适合的地区并不多,而且流体本身的破坏力也有对岩层、地热井造成损坏的可能性。
自制“超临界流体”,不怕莫名引发地震
Hot Rock Energy Research Organization总经理兼地热公司Alta Rock Energy的共同创办人Susan Petty提倡所谓的“增强型地热系统”,也就是钻井时钻入干燥的岩层深处,并向井内注入水,注入的水在井内加热到超临界温度后抽回地表使涡轮发电机作用。如果钻的够深,那在任何地方都可以使用增强型地热系统。
超临界流体地热井的应用必须在有地下水的前提下开凿,所以并不是全球所有地区都可以采用,如果使用增强型地热系统进行地热发电则可以突破此限制,为世界上大多数地区提供用之不竭的洁净能源。