地熱：深入地下3千米處的新能源

　　圖：冰島雷克雅莫西部的地熱能電廠。冰島可以說擁有眾多天然的增強型地熱系統：由于處在歐亞和北美構造板塊的邊界地帶，持續不斷的地殼活動使冰島的地下產生了無數斷層和裂縫，降水從高山地帶滲透到1~3 千米深的基巖，受到巖漿加熱，隨后由于密度減小就會自己上升至地表。因此在冰島，地熱發電占全國總發電量的19%以上。

　　將鉆頭深入地下3千米到10千米處，那里蘊藏著巨大的熱能。

　　轟轟、轟??隨著機械持續的噪聲，老波特面前的鉆頭不斷伸向地下。“鉆吧寶貝兒！再往下鉆??”鉆頭的目標是地下10 千米處的熱巖，它準備在上面鉆一個孔。

　　鮑勃·波特（Bob Potter）是增強型地熱系統（EGS）的發明人之一。自20 世紀50 年代，波特和他的同事就開始在洛斯阿拉莫斯地區（Los Alamos）調查深埋地下的熱巖破裂口的能量潛力。他們的想法是：在這些發燙巖石的裂口注入水，然后用抽水機將被巖石加熱了的水抽出得到蒸汽來驅動渦輪機，最后再將這些水注入到地下封閉的環狀回路以便循環使用。這就是EGS 的雛形。

　　更多的地熱

　　EGS 與傳統地熱系統不同的是，它可以挖掘地下較深位置（約3.6~9 千米）的地熱。美國是一個蘊藏地熱的大寶庫，如果將地熱用作發電，與傳統化石燃料相比，它不會產生溫室氣體（CO2）與二氧化硫（SO2）等污染物；與風能、太陽能系統相比，地熱發電廠又不受氣候和時間的影響，可以日夜工作，提供不中斷的電力。但問題是傳統地熱對地質狀況的要求非常高。目前，美國的淺層地熱資源（井深300~400 米左右，即可開鑿出80℃~90℃的地熱水）主要集中在西部地區，其他的地熱資源必須通過深層鉆探才能得到。

　　波特的技術正解決了這個問題，它可以滿足普遍的EGS 的深度要求，這就使EGS 的構想成為現實。如果EGS 達到普及，這就意味著，地熱能可以在全國使用。

　　20 世紀70 年代，EGS 由洛斯阿拉莫斯國家實驗室 (Los Alamos National Lab) 首次提出。但隨著20世紀80 年代中期油價的下跌，政府對于地熱研究的投資逐漸減少，EGS 技術幾乎被人們遺忘。波特也不得不放棄自己的研究。20 世紀90 年代，波特與麻省理工學院的化學工程師杰弗遜·W·泰斯特（Jefferson W. Tester）合作，共同研究出了一項叫做熱液裂變的鉆井專利技術（可以鉆得更深）。為了能使這種技術達到普及，2004 年，波特說服了自己的兒子在加利福尼亞紅杉市建立了一家鉆井技術的商業公司，專門開發可用于地熱開發的硬質巖石鉆探技術。

　　與此同時，泰斯特教授也沒有停止自己的工作。2006 年，以他帶領的麻省理工18 人專家組提交了一份有關EGS 的報告。這份報告對使用EGS 技術是否能夠大幅度提高美國地熱資源使用率及它的商業化發展做出了詳盡的評估，此外，還包括該技術是否會造成環境影響的檢測結果。

　　據這份研究顯示，地層下有足夠的熱能，并能以最小的環境代價來供應美國未來電力10% 的需求。挖掘熱井確實有潛力代替國家目前正在大量使用的傳統化石燃料、水電和核電廠供應電力。

　　麻省理工地球物理學教授圖克索茨（NafiToksoez）指出，現在美國的地熱能源系統每年生產的電力主要集中應用在加利福尼亞州、夏威夷州、猶他州和內華達州。相比較而言，僅這個能量就已經是太陽能和風能產生電力的總和。而它的潛力還不僅僅是這些，因為在美國大部分地區其實都存在熱巖，只是它們的位置更深。

　　Google.org 的選擇

　　盡管如此，事情往往都不是那么完美的，波特從一開始就遇到了困難。EGS 的每個鉆井可能都需要花費500 萬美元，這相當于一個石油或天然氣鉆井成本的兩倍，因為這種鉆井的深度要達到15000英尺（4.57 千米）或更深，是石油或天然氣鉆井的兩倍，而且一個EGS 的發電站至少需要4 個井。由于資金的問題，波特的鉆井公司在好幾年里都毫無生氣，因為他們搞的這個玩藝并不被那些硅谷投資風險家們看好。

　　“如果沒有谷歌，我的公司可能已經沒了。”老波特說。2007 年8 月，這個互聯網巨頭旗下的機構Google.org 同意投資400 萬美元給波特鉆井。或許是因為波特的鉆探演示打動了谷歌，更或許是因為麻省理工的報告中神話般的數字。谷歌在2008 年將1100 萬美元投資用于發展EGS，這一金額高于美國政府當年在地熱能項目上的投資額。“地熱是一天24 小時、一星期7 天都在產生電力，在全美和全球各地都具發展潛力。”谷歌氣候與能源計劃主管萊徹表示。這家大型網絡公司甚至認為地熱可能成為能源界的殺手級應用程序。

　　像很多技術發展過程中顯示出的規律那樣，只要投入資金，改進技術，地熱長期遭到“冷遇”的狀況就得到了改變。波特父子也在不斷改進自己的技術。他們將易碎的鉆頭和其他部件替換掉來削減成本和鉆井時間，因為鉆井的花費可以占據一家地熱發電廠一半的成本。今年年末，波特還計劃將實驗室搬到內華達山脈腳下，他們將開始第一次測試，準備鉆一個1000 英尺（304.8 米）的洞。

　　麻省理工研究小組成員，美國西弗吉尼亞大學助理教授布瑞恩·安德森也對EGS 非常看好：“因為用于熱井的鉆探和儲藏技術與一些被用于采油和天然氣的技術十分相似（如CO2 采油技術）。因此，這項地熱產業也能夠像兩位工業巨人——石油和天然氣的生產商一樣與電力生產商建立良好關系。”

　　如果真的是這樣，那么波特可能會和谷歌一樣創造神話，不過這次是在能源領域了。