跳转到主要内容

赞助的文章

从油田到可再生能源:缩放地热

KAUST_1 / 5 / 21_ARTICLE_FEATURED_IMAGE

随着石油和天然气田成为该国一些最大的太阳能和风能项目的所在地,我们可能忽略了另一种有价值的绿色资源——中间地热。来源:Talal Hakim, Pexels。

本文赞助kaust.

地热能准备好突破。While the technology has been around for some time — one could argue, if you look at naturally heated spas of the Romans and springs in Iceland, a very long time indeed — it’s never really been seen as a scalable part of the energy mix in the same way as solar and wind power.

未来几年在发展方面至关重要。国际能源机构预测地热容量增长全球3,600至4,500兆瓦,通过2023年。和2019年从美国能源部门的报告,地热植物产生的电力份额到2050年能增长26倍吗-到它要为8.5负责的程度。占全国发电量的百分之。

随着地热能系统的改进,以及对可再生能源的更多依赖凸显出持续生产的需要,地热能已经准备好迈出下一个飞跃。特别是,所谓的“中等地热”有着巨大的潜力,但尚未开发。人们的注意力要么集中在局限于单个住宅的浅层项目上,要么集中在更深处(但难以定位和开发)的大规模能源生产上。

中间商的承诺

有几种类型的地热能量。通常在个别家庭中发现浅层地热,并且涉及通过敲入地面下方几米的稳定温度来节省加热和冷却的能量。浅程也可以涉及直接使用热量,因为它在温泉和火山通风口中逸出。这些很容易构建,但难以扩展。

直接能量产生发生在更深的水平或积极的火山(或火山活动)的深处,温度高于200摄氏度。基本上,这种系统钻成固体岩石;通过井注射水,拦截自然骨折或孔系统或诱导骨折以使水通过;然后通过另一个井收集加热的水。这是一个有效和恒定的能源,但它在技术上复杂,昂贵。很多事情需要聚集在一起,为能源生产创造正确的环境。

中等规模的地热系统可以在80到150摄氏度的温度下开采岩石。这样的温度不足以直接发电,但足以直接将热量用于区域供热(如慕尼黑市)或运行热交换器产生冷空气。这对于世界上制冷是主要能源使用和花费的地区来说是至关重要的。

使用地下水的中间地热系统可扩展,这意味着它们可以用于大型基础设施(办公楼,社区,城市等),同时不够强大以发电,它们也可用于使用多效果有效地产生脱盐水海水淡化和吸附脱盐(Medad)技术。

最近的进展,包括Kaust和其他大学的研究,在这个领域开辟了可能导致发电的新可能性。该方法取代用于用超临界(液体)CO 2在地下隔离的超临界(液体)CO 2的水培养基。如果实现,这项技术不仅会根据地热过程提供可再生能源,它还可以通过促进从大气中的大量二数二氧化碳温室气体进行减轻气候变化,提供一种方法。

地热可以在替代能源网格中填补空白

地热发电一直赶不上太阳能和风能等可再生能源的发展,原因有很多。首先,与其他技术相比,需要更多的前期投资。它还涉及到钻井,地点很重要——需要有足够的地下能源,可以通过井来获取,才能使项目可用。

然而,潜力是存在的:a忧思科学家联盟指出,约33,000英尺的地球表面内的热量含有比世界上所有的石油和天然气资源更多的能量。

地热系统应该成为可再生能源组合中更大的一部分,因为它们可以帮助缩小“能源差距”。尽管其他种类的可再生能源有诸多好处,但太阳能电池板在没有阳光的时候不能发电,风力涡轮机在风静止的时候也不能发电。化石燃料发电厂的一个优势是它们是“可调度的”,这意味着它们可以根据需求开关,但也可以全天候运行。太阳能和风能,至少在更可靠、更廉价的存储系统开发出来之前,无法做到这一点。地热可以平衡这一点:在中等地热的情况下,它可以补充能源需求,以支付电网的需求。

就是现在

美国实际上是世界上最大的地热能源生产国,但这里的大多数项目规模较小。在加州等地区,由于气候变化导致气温上升和水资源短缺,中等地热是一种环保的方式,可以通过海水淡化为建筑物降温和生产水。

地热最大的潜力可能在于一个极具讽刺意味的巧合——石油和天然气行业恰好拥有开发地热项目所需的钻井专业知识和技术,这将使地热项目具有可持续性和可扩展性。

目前,许多因素都对地热有利:化石燃料行业受到新冠肺炎大流行的影响;加州、德克萨斯州和路易斯安那州的油田,可能是大规模地热项目的首选地;技术进步使这些项目更加可行;对可再生能源结构多样化的需求也越来越大。

还有一些工程上的挑战有待解决,但是在地热能源精炼技术方面已经取得了进展——包括在KAUST——特别是在中间范围内。

我们正处于能源供应多样化的关键时刻。地热能与风能和太阳能资源相结合,可以帮助创造更可靠、可持续的可再生能源组合。资源就在那里:能源部的GeoVision研究估计,美国地热资源总量至少有5157亿瓦,足以维持我们未来几年的能源需求。我们只需要利用它。

关于这个主题的更多信息