可再生能源可以儲存在閒置的油井中，以實現零淨排放-彭博社

一個油泵在2021年7月運行於加利福尼亞庫爾弗城的英格爾伍德油田。

攝影師：Kyle Grillot/Bloomberg廢棄油氣井的粉絲俱樂部規模極小，但肯普·格雷戈裏可能就是俱樂部主席。其他人看到的是一種眼中釘或者甲烷排放源，而格雷戈裏看到的是機遇。流氓甲烷排放，格雷戈裏看到的是機遇。

站在加利福尼亞貝克斯菲爾德郊外一個深達4,000英尺的井邊，他展示了為什麼。一個重達3,000磅的重物被懸掛在井下的電纜上。格雷戈裏按下按鈕，啓動一個小型電機，將重物從井口吊起，直至達到預定高度。現在它不僅僅是一個沉重的重物；它是一種潛在能源。格雷戈裏按下另一個按鈕，重物開始下降，釋放出電能，可以饋送到電網上。

該系統設計用於儲存近2千瓦時（kWh）的電能 — 格雷戈裏説，這幾乎足以為一個家用烘乾機供電。他是2020年共同創立了初創公司Renewell Energy的。但該公司希望在美國數百萬廢棄油氣井中建造更大型的系統，達到30%。通過這樣做，Renewell希望將污染地球的基礎設施轉變為解決能源轉型中最大挑戰之一的解決方案：經濟、可持續地儲存電能。

為了將全球變暖控制在1.5攝氏度以下，根據國際能源署的估計，到本世紀中葉，全球近90%的電力將需要來自太陽能電池板、風力渦輪機和其他非化石燃料來源，目前這一比例約為30%。但是，增加更多可再生能源也需要解決一些問題，比如在風力大的日子產生過剩電力時需要儲存，或者在雲層遮擋太陽能發電時需要釋放儲存的能量。

可充電電池有助於解決這一需求，但目前用於生產鋰離子電池的金屬和礦物資源稀缺且昂貴。儘管鋰離子電池價格持續下降，但根據彭博新能源財經（BloombergNEF）的數據，到2026年以這種方式儲存1千瓦時電力可能仍需花費100美元。相比之下，Gregory預測Renewell的重力儲存解決方案——主要依賴於從油田回收的廉價鋼管和現成零部件——到2028年可能每千瓦時只需5美元。

將不活躍的油井改造成重力電池可以讓大量未生產的油氣井得到第二次利用，國家可再生能源實驗室（NREL）的專家Dayo Akindipe表示。Renewell估計僅美國就花費了大約4萬億美元鑽探和建設這些油氣井。為了試圖重複利用本應被浪費的基礎設施——或更糟糕的是，成為甲烷污染源——美國能源部已經與NREL合作向Renewell提供了270萬美元的資助，以測試和優化其重力儲存技術。

潛在的氣候收益也是存在的。石油和天然氣公司相對缺乏清理其運營的動力，許多未生產的井被簡單地遺棄而沒有被妥善封閉。美國環境保護局最新可獲得的估計數據顯示，2019年該國至少有100萬口未封堵的井，總體上排放的甲烷相當於大約45萬頭奶牛。Renewell的解決方案將涉及封閉廢棄井，減少逃逸的甲烷排放風險，這種排放比二氧化碳更具有80倍的温室效應。

創造‘弗蘭肯斯坦的怪物’

作為德克薩斯州本地人，曾在殼牌公司擔任工程師的格雷戈裏花了五年時間幫助公司試圖從日益枯竭的油田中提取更多的石油。2018年，他決定改變方向，去斯坦福大學攻讀能源工程和創業學位。但是，正是來自沃克·科爾特的一通電話，他是當時的油田評估師，也是格雷戈裏的童年朋友，讓這對二人開始共同創辦Renewell Energy。這兩位科技愛好者經常互相碰撞新想法，這一次他們認為他們也找到了商業案例。斯特凡·斯特雷克福斯，一位前漢堡王工程師，也是格雷戈裏在斯坦福的朋友，加入作為Renewell的第三位聯合創始人。

其餘的發展有些類似於典型的硅谷初創公司，年輕工程師們試圖在車庫裏讓他們的想法變為現實 —— 但Renewell的第一個原型是在德克薩斯州一位熟人的工程工作室建造的。團隊花了18個月的時間將其組裝起來，比最初計劃的時間長了六倍；有一次，他們甚至拆開了一台割草機以獲取零件（後來被放棄了）。在那個時候沒有任何風險投資支持，聯合創始人們不得不四處尋找材料來削減成本。

“我們有點像拼湊一個大的弗蘭肯斯坦怪物一樣，”格雷戈裏説。

Renewell的聯合創始人花了18個月時間組裝這家初創公司的第一個原型。Renewell Energy提供的照片當他們開始測試他們的怪物時，最初的結果足夠令人鼓舞，以至於説服加利福尼亞的一家主要化石能源公司允許他們進入其一個閒置的油井。 （Renewell與該公司簽訂了保密協議，無法透露其名稱。）自10月以來，這個高8英尺，重達10,000磅的原型已經安裝在貝克斯菲爾德的一個油田（Renewell也設在那裏），為這家初創公司提供了一個非常需要的現場試驗地點。

就在那裏，格雷戈裏——身穿頭盔和一雙鋼頭靴——測試重力電池的“往返效率”。 這是一個用來描述儲存的電量中可以稍後檢索的百分比的術語。 格雷戈裏説，Renewell的系統現在實現了71%的效率。 他稱這個數字對於初創公司的第一個原型來説是“高”的，但仍遠低於其他形式的電池。

例如，公用規模的鋰離子電池羣的平均往返效率為82%，根據一些行業 估計。 泵送水力儲能設施的效率為79%。 為了趕上競爭對手，Renewell的六名員工正在努力將其性能提高到80%。

儘管效率提高了九個百分點聽起來可能相對較小，但公司正在努力找出可以取得進展的地方。 Renewell的系統包含大約100個組件，並與硬件和軟件接口，這使得確定技術故障的起源具有挑戰性。有一次，用於跟蹤重量位置的傳感器短暫脱機了。在另一種情況下，格雷戈裏和他的團隊不得不逐個測試組件數月，然後才能診斷問題。

“感覺我們在追逐幽靈，”他説。

如何將枯竭的井變成金礦

如果Renewell能夠克服其技術挑戰，格雷戈裏表示公司有望改變能源格局。其初始計劃是將Renewell技術出售給正在運營的油氣田，這些油氣田也是非生產井的所在地，允許廢棄的井在價格和需求低時儲存過剩的可再生能源。雖然Renewell的重力電池旨在促進更廣泛的可再生能源過渡，但這意味着它的第一階段將，有些諷刺地，為油氣作業提供更實惠的能源。即便如此，格雷戈裏聲稱其技術可以幫助脱碳。

“我們的增長影響將是比其他方式更快地清理[油氣]井，並提供一種新的儲能方式，以幫助風能和太陽能獲得市場份額，”他説。

隨着其他井枯竭，與其被遺棄，這家初創公司可能會自行租用它們，然後配備其技術以擴大儲存容量。這種方法可能反過來使Renewell能夠吸引新的客户：需要幫助平衡能源需求與供應的電網運營商。

“意義重大，”NREL的Akindipe説。Renewell的解決方案依賴於“高中科學，”他説，但它可以“使石油和天然氣[行業]參與[能源]儲存市場和能源轉型。”

儘管如此，Renewell的商業模式仍未得到驗證。倫敦帝國學院專門從事能源儲存的訪問研究員Oliver Schmidt表示，與可再生能源的表親不同，石油和天然氣公司並不急需能源儲存。“電力價格波動必須非常大[才能使其運作]，”他補充道。

上個月，Renewell從包括SOSV、Third Sphere和科技億萬富翁托馬斯·普雷斯頓·沃納的風險投資基金在內的投資者那裏籌集了超過300萬美元的種子輪融資。該公司計劃在今年在加利福尼亞安裝其第一個商業項目，儘管該公司對其潛在項目合作伙伴保持緘默。“目標是在2025年建造25個商業系統，”Gregory説。“這真的將[我們]從開發階段推進到增長階段。”

利用重力儲存能源並非一個新主意；自20世紀初以來，抽水蓄能電站一直存在。但最近對這一概念的興趣再次高漲，儘管致力於此的初創公司仍處於起步階段。其中最知名的是總部位於加利福尼亞的Energy Vault，該公司在去年的SPAC合併中估值達到了11億美元。成立於2017年的Energy Vault使用類似電梯的系統，試圖通過將重型方塊上下移動來儲存能源，這些方塊位於巨大的類似倉庫的建築物內。另一家總部位於蘇格蘭愛丁堡的備受關注的重力儲能公司Gravitricity，其解決方案與Renewell類似，但其產品設計用於廢棄的礦井。這兩家初創公司都尚未完成商業規模項目。

Renewell表示，每口井的深度和大小是確定其能夠儲存多少能量的主要因素之一。該公司預計，它將部署其技術的平均井口可以儲存150千瓦時的電力 —— 足以為五個普通美國家庭提供一天的電力。對於深度超過12,000英尺的井，Renewell希望部署一個更大的系統，可以儲存300千瓦時的電力。

倫敦帝國學院的施密特對Renewell重新利用閒置井的雄心表示讚賞，但對其技術擴展能力持懷疑態度。在他看來，改造每口井所需的時間、金錢和人力都可能成為障礙。據該公司稱，Renewell的第一個原型大約花費60萬美元來建造和安裝。

然而，最緊迫的問題可能來自監管方面。根據法律規定，非生產的油氣井必須被廢棄 —— 這個過程通常涉及拆除設備、用混凝土封堵井口和封頂 —— 但美國立法者尚未承認重力井作為一種替代選項。

格雷戈裏並不擔心這一點，他一直在與加利福尼亞和科羅拉多的政策制定者討論部署Renewell的技術。他表示，這項技術還太新，不應指望監管者熟悉它，他相信立法者的祝福遲早會到來：“對於一口閒置的井，你能做的事情只有那麼多。”