世上藏著一個能無限產生再生能源的地方,科學家:答案就在「地表底下」

【為什麼我們要編譯這篇文章】太陽能板在晚上沒有效果、風力發電機建在盆地地形效果差,再生能源的不穩定性使人類要 100% 依靠綠能生存不太可能。

但若是從底表向下鑽,利用地球本身源源不絕的地熱發電,是否就能打破能源供應不穩定的窘境了?(責任編輯:陳伯安)

高度提倡環保的時代下,全球產業開始注意到替代能源如綠能(Green energy)、潔淨能源(Clean energy)的發展重要性。然而太陽能、風力發電等綠能設備對於環境的依賴性過高,不僅需要在建設前多花時間選址,更因能源不夠穩定,目前尚無法如火力發電、核能發電 24 小時確保每個家庭都有充足電量。但如果用「地熱」發電呢?

在義大利托斯卡納區亞平寧山脈的深山裡,有一座被稱為 Venelle-2 的地熱井。工程團隊以不引發地震的情況下,向地表下鑽約 3 公里,是人類史上溫度最高的地熱井。

地熱倍數發電關鍵:超臨界流體

要最大化運用地下蘊藏的地熱資源,必須使水變成「超臨界流體」,不僅得挖得夠深,而且除了壓力需比地表高 221 倍外,溫度還要高於攝氏 374 度,這是讓水升溫變成「超臨界流體」的條件。 利用超臨界流體低黏度、高擴張係數、低表面張力,以及介於氣體與液體之間的特性 ,地熱能順利將能量提供給渦輪發電機,預計產能將會是過去地熱技術的數倍。

目前僅冰島在 2017 年,由政府開挖到地表以下 5 公里,成功讓水在地底呈現超臨界流體狀態,但研究團隊仍在思考如何在地熱井中提高使用超臨界流體的發電效率。

雖然 Venelle-2 計畫鑽得更深挖掘超臨界流體,不過 他們已經鑽到比世界上任何井都還要熱的區域 ,這時的溫度已經比當時冰島的井還高 200 多度,因為溫度真的太高而無法安全地進行。

地熱專家:探鑽要小心,不然可能引發地震

雖然超臨界流體看起來好處多多,但鑽井時只要有岩石不小心鬆動脫落,就有引發地震的風險。Venelle-2 地熱論文發表作者之一的 Riccardo Minetto 表示,超臨界地熱井是一項新的技術, 未來對超臨界流體進行鑽探的實驗「不排除有引發地震的可能性」

除了地震的風險外,超臨界地熱井還是有其它需要評估的缺點, 舉凡全球適合的地區並不多,而且流體本身的破壞力也有對岩層、地熱井造成損壞的可能性

自製「超臨界流體」,不怕莫名引發地震

Hot Rock Energy Research Organization 總經理兼地熱公司 Alta Rock Energy 的共同創辦人 Susan Petty 提倡所謂的「增強型地熱系統」,也就是鑽井時鑽入乾燥的岩層深處,並向井內注入水,注入的水在井內加熱到超臨界溫度後抽回地表使渦輪發電機作用。如果鑽的夠深,那在任何地方都可以使用增強型地熱系統。

超臨界流體地熱井的應用必須在有地下水的前提下開鑿,所以並不是全球所有地區都可以採用, 如果使用增強型地熱系統進行地熱發電則可以突破此限制,為世界上大多數地區提供用之不竭的潔淨能源

參考資料來源:

《WIRED》:〈Want Unlimited Clean Energy? Just Drill the World’s Hottest Well
《Spirnger Open》:〈Utilizing supercritical geothermal systems: a review of past ventures and ongoing research activities

(本文提供合作夥伴轉載,首圖來源:Unsplash, CC Licensed。)

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