下一代地热将如何推动能源的未来
地热发电厂由Galyna Andrushko通过Shutterstock拍摄
地热发电厂利用地表以下岩层之间自然产生的热量，能够全天候提供清洁、可再生的电力。这一宝贵的特性应该使地热成为一项重要的资产新兴的可持续能源系统严重依赖间歇性可再生能源，比如风能和太阳能．
但是，尽管地热能源的商业活动已经有50多年的历史了，它的发展之路与其说是破坏性的，不如说是坎坷的。
这在很大程度上是因为传统地热发电厂所需要的中高温场所——也就是水热场所——已经被淘汰了有限的．在引领世界的美国[PDF]截至2013年底，地热发电装机容量约为3790兆瓦，开发主要集中在西部，主要是加州和内华达州。根据联邦能源管理委员会(FERC)最近的基础设施更新，这加起来只占美国发电船队的0.33%[PDF]．在FERC追踪的电力燃料来源中，只有废热和“其他”占比更低。
但是，地热能的地理局限性可能会有一个解决方案，这可能会为这种地下资源在未来的能源系统中发挥更大的作用开辟道路。
地热的一种新方法
在美国国家科学基金会和能源部的资助下，一组来自劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)、明尼苏达大学(U of M)和俄亥俄州立大学(OSU)的科学家开发了一种新颖的地热发电厂设计，利用了不必要的，与传统的地热发电厂相比，捕获二氧化碳可以提高产量和效率。这种方法还将地热发电的潜力扩展到全国各地。
LLNL的地球科学家Tom Buscheck在美国地球物理联合会的概念展示后接受采访时说:“与传统的核电站设计相比，有机会在更多的地方部署地热。年度会议上周在旧金山。“我们可以在更大范围内收集热量，在有渗透性很强的岩石的沉积层中。我希望。地热一直被忽视了。”
研究小组认为，它可以在美国密西西比河以西的大多数州，甚至在东海岸的一些州，例如西维吉尼亚州．明尼苏达大学(University of Minnesota)的子公司Heat Mining Co. LLC预计将开始建设一座试验工厂明年，这将为非常规地区未来的商业开发开辟道路。
但是，Buscheck说，地热社区需要打破常规。
它是如何工作的
在传统的地热发电厂中，通过开采地下深处的热水来获取热量。这些热量带动涡轮机发电。LLNL的“多流体”设计是由Buscheck提出的，它建立在俄勒冈州立大学的Jeffrey Bielicki和密歇根大学的Martin Saar等研究合作者的基础上，旨在使地热能在地质热点之外经济可行。该公司计划通过向同心水平井中注入二氧化碳和氮气来部分替代水。
加入二氧化碳的一个好处是它能比水更有效地吸收热量，指出俄勒冈州立大学的Bielicki。研究小组认为，它的新设计，描述在视频下面，可以将地热发电厂的发电量提高至少10倍。
Buscheck说:“我们的方法比传统方法更有效。将氮气从空气中分离出来，并将其添加到混合物中，进一步提高了功率，使该方法更具成本效益。“当我向系统中添加氮时，我们发现我们可以驱动更多的流量，产生更多的电力。我们认为我们可以通过添加氮来支付捕获二氧化碳的成本。”
Buscheck说，LLNL的多流体设计不仅可以在不适合传统发电厂的地方进行地热发电，还可以让地热发电厂以加压CO2和氮气的形式在地下储存能量，可以持续几天甚至几个月。他补充说:“这对那些经历了风能和太阳能大规模扩张的地区可能非常有用。”
当然，其中的一个挑战是，这样的地热发电厂可能需要与二氧化碳的大量来源(如燃煤电厂)共存，在那里二氧化碳将被隔离——而煤炭行业仍在努力以一种成本效益高的方式掌握这一点。
“捕获二氧化碳的成本是巨大的。所以你需要捕获二氧化碳的价值，并以有益的方式利用它。”然而，他补充道，水平井只注入氮气在经济上也是可行的。但他也倾向于使用二氧化碳:“我们可以通过封存二氧化碳和储存可再生能源来减少排放。当你在等式中加入二氧化碳时，你实际上会得到一个负的二氧化碳足迹。”
与传统的地热发电厂一样，LLNL的概念利用了化石燃料行业的技术和研究。Buscheck强调:“这一切都是为了协同效应。”“在地质二氧化碳储存方面，目前最大的挑战是超压。对于传统地热，最大的挑战是压力。一个系统拥有另一个系统所缺乏的东西。”
地热发电厂照片由Galyna Andrushko通过在上面
