研究表明：地热在储能方面可能胜过电池

摘要：利用先进的地热热储以热水或蒸汽的形式储存多余的风能和太阳能，并在风能和太阳能不可用时释放这些热量，带动涡轮机发电

标签：地热热储,增强型地热发电,地热系统,增强型地热系统,EGS

地大热能：地热系统将地球内部的热量输送到地表，用于取暖或发电。但是地热发电厂建设成本昂贵，而且随着风能和太阳能越来越便宜、越来越丰富，地热发电厂的经济可行性会越来越低。然而，随着风能和太阳能的增长，储存这些不稳定源电力的需求也在增长。

一项新的提议可以解决这些问题，并可支撑这三种可再生技术。这个想法很简单，利用先进的地热热储以热水或蒸汽的形式储存多余的风能和太阳能，并在风能和太阳能不可用时释放这些热量，带动涡轮机发电。

普林斯顿大学机械与航空航天工程研究生威尔逊·里克斯说:“这将使下一代地热发电厂打破传统的基本负荷运行模式，还能作为风能和太阳能的供应方来获得更大的价值。”

里克斯和他的博士导师杰西·詹金斯，以及总部位于休斯顿的先进地热开发商Fervo能源公司的联合创始人兼首席技术官杰克·诺贝克，他们对这种地热储层储能进行了广泛的模拟，以了解该系统的技术组成和经济效益是否切实可行。他们发现，这种系统确实可以像锂离子电池一样高效地在一定时间范围内储存电力，从几个小时到许多天不等。另外，里克斯说，“建造一个地热热储，在储能空间方面实际上是免费的。”

他们的研究结果只适用于增强型地热发电厂，比如Fervo和Cambridge这样的发电厂，总部在马萨诸塞州的奎斯能源公司和总部在西雅图的阿尔塔洛克能源公司正在开发中。
 

传统的地热系统在自然形成的热液储层中钻井。但是这些地下深处的热水并不是随处都有的。例如，在美国，它们大多位于西部。
 

增强型地热系统(EGS)通过创建人工热储来规避这一地理限制。开发商通过钻入或溶化干热的岩石，然后将水注入裂缝创建断裂。生产井将热水抽取出来用于发电。里克斯说:“促进国家或全球电力脱碳必需达到一定的规模，我们需要能够提取传统地热以外的热能。”
 

今年8月，Fervo能源筹集了1.38亿美元的风险投资，以推进其技术发展。该公司利用油气行业的创新，如水平钻井和分布式光纤传感，来创建地下储层。该公司计划利用新资金完成两个试点项目，其中包括与谷歌在内华达州的合作项目。

一旦这些EGS系统就位，它们将是储量和发电的理想选择。多余的风能或太阳能可以用来将水注入人工热储，水在热储中积聚并增压。当需要电力时，生产井将被打开。

里克斯说:“EGS储层创建于天然不透水的岩层中，人工热储以外的一切都被封闭了。这就类似于水电站水库，你可以选择何时让水通过大坝或是用来发电。”
 

根据地质条件和岩石特性，里克斯等人的模拟发现，该系统可以在一个循环内以高达90%的效率储存能量。他说，这与锂离子和抽水蓄能相当。同时，与其他储能技术相比，其成本将是最低的。它在地面上需要更大的设施，但储能空间实际上是免费的，因为EGS发电，热储无论如何都是要建立的。
 

据了解，今年1月，该团队从高级研究计划局-能源分部(ARPA-E)获得了450万美元的资金，用于实地展示地热储层储能的全面测试。他们建模研究的详细发现以论文形式发表在了近期出版的《应用能源》杂志上。