作为在保护地球环境的同时获取人类社会所需能源的方法,太阳能或风能等可再生能源是需要研究开发的领域之一。作为新能源和可再生能源中的大能源,地热能的获取系统的开发进展如何?
地热能是利用比地球5000公里深的5000度以上的岩浆产生的热量而获得的能量。地热能是一种可再生能源,美国高级研究计划署进行的地热能开发促进项目AltaRock Energy占地球能源的0.1%,即200万年所需的总能源。假设它可以提供。
地热能长期以来一直被人类利用。甚至在地热发电出现之前,通过地热加热的 100 摄氏度左右的热水就被用于烹饪和加热能源。技术进步和地热能发电是可能的,但将其转化为电能需要来自高温水蒸气的热量。现有的地热发电厂一直通过将水与地热产生的高温蒸汽分离并使用蒸汽驱动涡轮机来发电。
然而,指出现有地热发电存在若干问题。对于富含热蒸汽的地区也是如此。冰岛和加利福尼亚等地区地热资源丰富,但大部分是可用于能源的热源位于地下深处或受地质影响难以从地下提取热量的地区。
指出,至少以现有技术,大部分地热能优势地区都已被挖空。在依赖蒸汽等资源的发电情况下,标准化和可扩展性也很困难。因此,指出地热能的发展落后于其他可再生能源领域。
正是出于这个原因,正在开发不同于现有发电方式的地热能利用方式。例如,在难以获取地热的地区,被称为EGS(Enhanced Geothermal System)的地热发电系统备受关注。 EGS是一种通过液压挖掘地下有高温挤压体的部分并创造空间,从输送的水中获取蒸汽或热水的方法。预计在美国使用 EGS 有可能获得 1500 万太瓦的能源。
美国能源部估计,从理论上讲,EGS 提供的能源足以为所有美国家庭和商业机构供暖至少 8,500 年,而美国住宅和商业设施每年所需的能源消耗为 1,754 TW。
另一种先进的地热发电系统是名为 Eavor-Loop 的系统,由加拿大技术公司 Eavor 正在规划。 Enver-Loop 是一种系统,通过将埋在 2.5 公里外的两个垂直管道与水平布置的水平管道连接起来,增加表面积,从而尽可能多地吸收地热。
在包络环管内部,该管具有一个回路,利用较低温度容易进入底部的特性使水循环。由于冷水下降,热水上升,水可以自然循环,无需泵。目前,据说 Enver-Loop 能够获得大约 150 度的热量。
开发 Ever-Loop 的 Ever-Lite 项目也在进行中。 Enver-Lite 的形状类似于对折的 Enver-Loop 管道,水平管道向各个方向拉伸以进一步增加表面积。 Enver-Light 计划安装在加拿大的 3 到 4 个地点,并计划在 2021 年之后安装在德国和法国。
清洁能源产业持续增长,地热发电在2020年后的十年可能比以往任何时候都更加活跃。提供完全可再生电力的全球愿景可能会推动地热发电的扩张。相关信息可以在这里找到。
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