超临界地热发电:是无穷的但愿,一经不可能的梦念念?
超临界地热发电有望欢乐东说念主类数百万年的能源需求,但它有多实用呢?好意思国勒克斯酌量(Lux Research)公司的Karthik Subramanian的一项新分析标明,这可能介于不太可能和不可能之间。
乍一看,地热能似乎是一种极好的能源。它很干净,地球上有满盈的热量在可料念念的改日为东说念主类时髦提供能源,你所要作念的即是钻到地下开采。
更好的是所谓的超临界地热。传统的地热系统的职责旨趣是在有火山或温泉的场所钻孔,然后通过将水泵入地下,然后提真金不怕火蒸汽,约略通过装配热交换器在一个闭塞的管说念轮回中加滚水来愚弄热量。
这是可行的,但是这么的工场装配起来至极上流,况且宇宙上独一少许数场所不错建造它们。它们的输出也受到截至,因为它们只可达到约200°C(400°F)的温度,这意味着单个发电厂的能量输出为5兆瓦。
实质上,这意味着地热发电只占宇宙发电量的0.5%,况且每年的增长皆不会杰出3.5%。
超临界地热将这一看法提高到了一个新的高度,它要么在地表隔壁2公里(1.2英里)深的场所发现岩浆袋,要么在20公里(12.4英里)深的场所寻找闷热的地球里面。这里的温度和压力是如斯之大,甚至于水不错被加热到373°C(703°F)以上,压力杰出220巴(3190.83磅/平方英寸,217 ATM)。在这种气象下,水是过热的,但不行形成蒸汽。它还能储存4到10倍于平常水或蒸汽的能量。
换句话说,一个超临界地热发电厂的发电量不错达到50兆瓦,3口井的发电量不错达到42口旧例地热井的发电量。此外,要找到超临界热,只需找到一个岩浆袋,约略在职何给定的位置挖得满盈深。
这听起来很棒,但这是一个缺点的工程挑战,将钻井工夫和材料推向了极限。钻孔不仅要深得令东说念主难以置信,况且还必须能抵牾压力、气体和腐蚀作用,这些皆会赶快蹂躏任何传统的钻机。关联词,还有一个更大的问题。
为了到达可儿的超临界层或气泡,贵金属投资钻头必须通过所谓的脆性-韧性过渡区(BDTZ)。简短地说,超临界区以上的岩石在受到这种深度的温度和压力的作用时,会发生变化。岩石不再易碎,而是变得柔韧和可塑性强。念念象一下,你不错把花岗岩像橡皮泥相通滚成蛇,你就显明了。
况且,BDTZ不是融合的。上头的区域仍然是脆的,底部是塑性的,中心是两者的混杂。这意味着要钻透这些东西是很费力的,需要付出很大的奋力却奏效甚微,况且钻头和其他确立皆很难钻透。
字据Karthik Subramanian的说法,要通过BDTZ,需要对钻井区域进行透彻的了解,以找到聚拢悉数钻井区域的脆性点 —— 要是存在的话。这也意味着要告成处理从地下喷出的热量和腐蚀性火山气体,其中可能包括硫化氢和二氧化硫。
事实上,这些问题不仅费力,况且以现在的工夫可能无法克服,这意味着超临界地热发电的梦念念,可能仅仅一个梦念念。
Subramanian说:“超临界地热离营业化还很远,它将取决于钻井才能、数字资源建模和材料斥场所面的高出,以得回这些资源用于发电。尽管具有后劲,但由于其固有的工夫阻拦,超临界地热不太可能在能源转型中发达杰出作用。要是处理了工夫阻拦,超临界地热独一在较低深度有火山或构造举止的地区才具有经济效益,除非新的深层地热钻探才能能解释这一丝。”
深层钻探的问题可能意味着,超临界地热可能仅限于冰岛或环太平火柴山带等火平地区,但通过BDTZ的费力,可能会被麻省理工学院和剑桥大学复古的Quaise初创公司斥地的工夫所顺服。该公司野心使用由“回旋加快器”产生的粒子束,它不错破损、溶化和挥发塑性岩石的无益层。
它能作念得有多好,独一时候和奋力才能解释。