"深層地熱"技術有望讓鑽探更深、更快、温度更高 - 《華爾街日報》

當前的地熱發電廠，比如加利福尼亞州卡利帕特里亞附近的這一座，大多建在地下熱量更接近地表的地方。深層地熱可以開發更多的熱源，成為改變遊戲規則的化石燃料替代品。圖片來源：robyn beck/法新社/蓋蒂圖片社一些初創公司和研究人員正在開發技術，以擴大地熱能的產量。

地熱發電廠從充滿水的多孔的熱岩石的地下儲層中產生蒸汽，並將其輸送到發電渦輪機或為建築物供暖的管道中。儘管這種能源幾乎不產生碳排放，但由於鑽探越深越昂貴、越困難，其應用一直受到限制。

因此，地熱發電廠大多建在地下熱量更接近地表、更容易獲取的地方，包括美國、菲律賓、印度尼西亞、土耳其和新西蘭的部分地區，為其提供蒸汽的井通常不超過1到2英里深。根據國際可再生能源機構的數據，2021年這些國家約佔全球地熱發電能力的70%。

正在開發的新技術將能夠進行更深的鑽探，這將使地熱發電廠可以建在地熱離地表更遠的地方。在更深的地方開發更熱的材料——即深層地熱——還有捕獲更多地熱能的優勢。目標是達到温度可以超過900華氏度的深度。

“深層地熱意味着更熱的地熱能，並且能更穩定地在地球各處進行分配，”麻省理工學院等離子體科學與聚變中心主任丹尼斯·懷特表示。

不過，要在經濟上可行，深層地熱必須證明其長井鑽探速度能超越傳統方法，同時保持成本相當。科學家指出，若成功，這些努力可能使地熱成為顛覆化石燃料的替代能源。

改造燃煤電廠

麻省理工學院衍生公司Quaise Energy已籌集7500萬美元開發技術，宣稱能克服地下高温、高壓和堅硬岩石的挑戰。該公司計劃先用鑽頭穿透沉積層，在約3英里深度切換至名為迴旋管的射頻波發射裝置。

該公司表示，向井底發射射頻波可使岩石汽化，實現每小時約16英尺的鑽探速度。其目標是鑽探深達12英里的地熱井，耗時約六個月。目前全球最深的人造鑽孔——俄羅斯科拉超深鑽孔深度約7.6英里。

麻省理工學院等離子體科學與聚變中心研究員保羅·沃斯科夫指出，迴旋管已在全球聚變能研究實驗室實現商業化應用。他歷時十年研究該技術，其成果為Quaise項目奠定了基礎。

Quaise計劃與電力公司合作，將蒸汽輸送至燃煤電廠渦輪機，使這些發電機轉型生產零碳排放能源。據估算，鑽探地熱井並改造燃煤電廠以生產300兆瓦清潔電力的成本約5億美元，遠低於新建基礎設施。該公司擬於2024年在美國得州或西部進行實地測試，2028年開始為改造後的燃煤電廠供應蒸汽。

歐洲的探索努力

斯洛伐克初創企業GA Drilling已投入約7500萬美元開發一種鑽井技術，該公司稱該技術與石油天然氣行業使用的鑽機兼容。該方案計劃先通過機械力鑽至約3英里（約4.8公里）深度，隨後將坦克炮管形狀的鑽頭下放至井中，用加熱至太陽表面温度的高壓水流轟擊岩層使其碎裂——這項被命名為Plasmabit的技術。

公司創始人兼CEO伊戈爾·科西斯表示，這項已被多家鑽探企業試驗的技術在更深地層作業時成本將低於傳統鑽探。“每向下鑽探一公里的成本將與前一公里大致持平”，他透露稱，鑽鑿約6英里（約9.6公里）深井成本約1000萬美元，僅為傳統方式的十分之一。

在歐洲，由五家研究機構和一家鑽井公司組成的Orchyd聯盟獲得了歐盟400萬歐元（約合400萬美元）資助，用於整合市場上現有的技術：能切割岩石的高壓水射流，以及每秒衝擊鑽頭二十餘次的衝擊鑽探技術。

參與該項目的巴黎礦業地學研究中心科學家洛朗·熱爾博和納文·韋爾穆魯甘指出，這種方法可使工程師軟化堅硬岩層並實現穿透。他們表示，相比傳統鑽探，該技術可降低約65%成本並將鑽速提升至四倍。Orchyd稱該技術有望於2025年投入實地應用。

投資增長

深層地熱技術有望開發出穩定、巨大的能源來源，這一前景也引起了成熟鑽井公司的關注。

總部位於休斯頓的納伯斯工業有限公司，作為最大的鑽井服務提供商之一，已分別向Quaise和GA Drilling投資1200萬和800萬美元。戰略計劃副總裁吉列爾莫·塞拉表示，納伯斯希望成為地熱項目的領先鑽井商。他承認這些技術在科學和工程層面存在挑戰，例如如何從數英里外控制岩石爆破，以及確保電子設備在惡劣條件下按設計運行。

“我們只是希望其中一些技術能開始整合到我們的鑽機中，”他説。他還表示，這些新技術也可被油氣公司用於更高效、因而污染更少的碳氫化合物開採。

除深層地熱外，開發水文熱儲數字測繪解決方案的Zanskar等公司，以及像Fervo Energy這樣研發水平鑽入地熱儲層技術的企業，同樣吸引了數百萬美元投資。PitchBook Data Inc.估計，截至8月，2022年地熱領域已獲得超3.63億美元風險投資，約為去年總額的兩倍。

地熱產業還將受益於《通脹削減法案》中的税收抵免政策，潛在總額或達數十億美元。

“投資正重回地熱領域，”全球最大油田服務公司SLB（原斯倫貝謝）首席執行官奧利維爾·勒佩什表示。

莫倫內先生是《華爾街日報》駐休斯頓的記者。他的聯繫方式是[email protected]。