下一代地热如何促进未来能源的发展
地热发电厂由Galyna Andrushko通过Shutterstock拍摄
地热发电厂利用地表下岩石层之间自然产生的热量，能够24小时提供清洁、可再生的电力。这个有价值的特性应该把地热能源作为一个重要的资产新兴的可持续能源系统这严重依赖于断断续续的可再生能源风能和太阳能．
但是，尽管地热能源的商业活动已经持续了50多年，但它的发展道路并不平坦，并不具有破坏性。
这在很大程度上是因为传统地热发电厂所需要的中高温站点——即所谓的热液站点——是不稳定的有限的．在美国，领先世界[PDF]截至2013年底，地热发电装机容量约为3790兆瓦，开发主要集中在西部，主要是加利福尼亚州和内华达州。根据联邦能源管理委员会(FERC)最近的基础设施更新，这只占全国发电总量的0.33%[PDF]．在FERC追踪的电力燃料来源中，只有废热和“其他”占的比例较小。
但是，也许有一种方法可以解决地热能源的地理限制，从而为这种地下资源在未来的能源系统中发挥更大的作用开辟道路。
地热的新方法
在国家科学基金会和能源部的资助下，一支来自劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)、明尼苏达大学(U of M)和俄亥俄州立大学(OSU)的科学家团队开发了一种新型的地热发电厂设计，利用多余的，与传统地热发电厂相比，捕获二氧化碳可以提高产量和效率。这种方法还将地热发电的潜在范围扩大到全国各地。
LLNL的地球科学家汤姆·布西克在美国地球物理联合会的一次采访中说:“与传统的电站设计相比，有机会在更多的地方部署地热。年度会议在旧金山。“我们可以在更大范围内收集热量，在具有渗透性的岩石的沉积层中。我希望。地热真的被忽视了。”
该研究小组认为，它可以使美国密西西比河以西的大多数州，甚至在东海岸的州，如西维吉尼亚州．从明尼苏达大学(University of Minnesota)分拆出来的热能矿业有限责任公司(Heat Mining Co. LLC)预计将开始建设一个试验工厂明年，这可能为未来非常规地点的商业开发开辟道路。
但是，Buscheck说，地热社区需要打破常规。
它是如何工作的
在传统的地热发电厂中，热量是通过挖掘地下深处的热水来获得的。这些热量带动涡轮机发电。Buscheck提出的LLNL的“多流体”设计——建立在俄亥俄州立大学的Jeffrey Bielicki和密歇根大学的Martin Saar等研究合作者的工作基础上——旨在使地热能源在地质热点地区之外经济上可行。该公司计划通过向同心水平井中注入二氧化碳和氮气，部分替代水来实现这一目标。
添加二氧化碳的一个优点是它比水更有效地提取热量，指出俄勒冈州立大学的Bielicki。研究小组认为，其新设计，描绘在视频以下，可以提高地热发电厂的发电至少10倍。
Buscheck说:“我们的方法比传统方法有效得多。将氮气从空气中分离出来，并将其加入混合物中，可以进一步提高动力，使这种方法更具成本效益。“当我向系统中添加氮时，我们发现我们可以驱动更多的流量，产生更多的能量。我们认为我们可以通过添加氮来支付捕获二氧化碳的成本。”
Buscheck说，除了可以在常规发电厂不适合的地方进行地热发电外，LLNL的多流体设计还可以让地热发电厂以加压二氧化碳和氮气的形式在地下储存能量，可以持续几天甚至几个月。他补充说:“这对于那些经历了大规模风能和太阳能发展的地区可能非常有用。”
当然，一个挑战是，这样的地热发电厂可能需要与大量二氧化碳的来源，如燃煤发电厂，二氧化碳将被隔离——而煤炭工业仍在努力以一种成本效益高的方式掌握这一点。
“捕获二氧化碳的成本是巨大的。所以你需要捕获二氧化碳的价值，并以一种有益的方式利用它。”然而，他补充说，仅向水平井注入氮气也可能具有经济可行性。但他更倾向于使用二氧化碳:“我们可以通过隔离二氧化碳和储存可再生能源来减少排放。当你把二氧化碳加到方程式中，你实际上会产生一个负的二氧化碳足迹。”
与传统地热发电厂一样，LLNL的概念利用了化石燃料行业的技术和研究。他说:“这完全是协同作用的结果。“在地质二氧化碳储存方面，迄今为止最大的挑战是超压。对于传统地热来说，最大的挑战是压力不足。一个系统拥有另一个系统所缺乏的东西。”
地热发电厂图片Galyna Andrushko通过在上面
