要点:
地热是一种成熟的可再生能源技术，利用热水发电。 Fervo公司正在引领一股独创性和技术创新浪潮，正在扩大地热的潜力，大幅提高地热能生产能力，并将项目可行性扩大到该国以前无法进入的地区。其在2021年与Google签署了开发地热发电项目的合作协议，旨在开发下一代地热能源。除了Fervo的试点测试项目取得成效以外，近几年“气候科技投资热”下的公司与项目，也陆续有了结果，让大众再次对它们背后的商业价值引起高度重视。
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2023年7月中下旬，成立于2017年的美国地热初创公司Fervo Energy，宣布创下了增强型地热系统/Enhanced Geothermal Systems，简称EGS的流量和功率输出两项世界纪录，以确认利用石油和天然气钻探技术进行地热能开发的商业可行性。自1970年代以来，科学家们一直在努力将EGS变为现实，这是Fervo公司首次证明EGS可以在商业规模上运作。
Fervo Energy在内华达州北部的商业试验工厂，成功完成了为期30天（30天的井测试是地热能行业的标准做法）一个名为“Red红色项目”的全方位商业试点测试。在测试中，Fervo公司在高温条件下，钻出一对水平钻孔，横向延伸约3250 英尺（990 米）、取得了每秒63升的流量、温度高达191 °C（376 °F）、产生了3.5兆瓦的电力条件，约为500户美国家庭提供了使用的电力。
这一试点测试，不仅刷新了EGS的流量和功率输出“新纪录”，还是地热项目首次在地热能开发领域重实现了油气钻探技术的利用。目前，Fervo公司已经开始建设一个400兆瓦的项目，据相关数据显示，预计到2028年，Fervo公司能为大约30万户家庭提供充足的电力支持。
地热能源的紧迫性需求
在我们的脚下，以热岩石的形式存在着近乎无限的清洁能源。地热是一种成熟的可再生能源技术，利用热水发电。如果能将水引入岩石，再返回地面驱动蒸汽涡轮机，就能全天候（而不是像太阳能和风能那样间歇性）产生清洁电力。但是，目前只有少数地方的地热发电具有经济意义，例如冰岛和新西兰等地。这些地方的热量接近地表且易于获取，距离电网足够近，具有较大的开发利用价值。
根据国际可再生能源机构/IRENA的数据分析，地热能约占全球可再生能源总量的一半，但其在全球能源生产总量中的份额却微乎其微。纵观历史发展，40%的地热井最终都没有被成功开发，让人们对热岩作为一种新能源的前景“望而却步”。
但是，Fervo公司借鉴了石油和天然气生产中更为成熟的大容量机械和技术。 Fervo正在引领一股独创性和技术创新浪潮，正在扩大地热的潜力，大幅提高地热能生产能力，并将项目可行性扩大到该国以前无法进入的地区。以从根本上改善能源资源的获取，并在发电成本过高的地方释放出充足的电力能源支持。
典型的地热发电厂会尝试确定高断裂、高渗透和高温岩石区域，然后在该区域的一侧钻一个垂直注水孔，在另一侧钻一个蒸汽回收孔，希望水能够穿过高温岩石，然后在另一侧以蒸汽的形式被提取出来。但由于这种方法往往无法产生有用的蒸汽流，因此Fervo公司开发出了一种新技术来消除所有的猜测。它釆用水平钻探技术，在岩石中开辟出一条长长的水平通道，然后注入加压流体，使岩石断裂，形成大面积的高渗透性区域。 Fervo公司称，这种”增强地热”方法将带来更可靠的结果。
值得关注的是，Fervo公司创造的不是两端只有一个小接触点的垂直钻探地热资源，而是巨大的“定制裂缝资源”，沿着一条可延伸数千英尺的管道在许多地方泵入水，并通过一条或多条较长的水平蒸汽回收管道进行回收。它的方法是在岩石中开凿水平长孔，然后自造裂缝，从而与热岩保持长时间接触，确保高流量和可靠的电力。 Fervo公司表示，与传统方法相比，这种方法可以获得更多的蒸汽、更大的功率，以及更高的新能源开发机会。这将使地热在更多地方，几乎在世界上任何地方都具有经济可行性。
Fervo公司的下一个项目将生产两倍的能源，其最终目标是让地热进入大规模制造的领域，在这一领域中，快速学习以改善流程中每个阶段的结果，从而进一步降低成本和安全风险指数。 Fervo energy首席执行官Tim Latimer表示，“通过应用石油和天然气行业的钻探技术，我们已经证明可以在世界各地的新地区生产全天候无碳新能源。”
谷歌合作强力支持
Fervo公司的大力发展，背后离不开Google谷歌的支持。作为全天候无碳能源运营的领导者，Fervo公司在2021年与Google签署了开发地热发电项目的合作协议，旨在开发下一代地热能源，目标是为Google在拉斯维加斯的云服务区提供全天候零碳资源，以减少公司对化石燃料的能源依赖。
Google能源和气候高级总监迈克尔·特雷尔/Michael Terrell表示，“实现我们全天候无碳能源运营的目标，需要新的稳定清洁能源来补充风能和太阳能等可变可再生能源。”“我们与Fervo合作，因为我们看到他们的地热技术在大规模释放全天候无碳能源的关键来源方面具有巨大的潜力。” Tim Latimer也表示，”通过应用石油和天然气行业的钻探技术，我们已经证明可以在全球新的地域生产全天候无碳能源。我们今天分享的令人难以置信的成果是Fervo员工和行业合作伙伴，尤其是Google多年来兢兢业业工作和承诺的产物。”
Fervo公司补充说道，这次“Red红色项目”试点结果支持美国能源部/DOE的增强型地热Earthshot计划的发现。 Earthshot计划旨在通过将其成本降低90%，到2035年将地热能价格降至每兆瓦时45美元，以更好地为6500万美国家庭提供清洁能源。 Fervo补充说，地热能可为美国提供超过20%的电力需求，并与风能和太阳能相辅相成，实现“完全脱碳”的电网。
Fervo从建造试点工厂到大规模地将地热能商业化，还有很长的路要走。但在普林斯顿詹金斯实验室工作的专家表示，“Fervo公司的技术是加强EGS开发的一个重要里程碑。这是页岩油气繁荣时期开发的先进钻井和油井增产技术首次应用于地热，并证明这些技术可用于创建高流量的人工地热储层。”“在通往大规模、具有成本竞争力的商业系统的道路上，还有更多的开发工作要做，但这一成就的重要性不应被低估。 ” 专家认为，“像Fervo正在开发的那种增强型地热能系统“可以作为一种长期储能形式发挥双重作用，增强其在零碳电网中风能和太阳能的能力”。
气候科技公司成效显著
除了Fervo公司的试点测试项目取得成效以外，近几年“气候科技投资热”下的公司与项目，也陆续有了结果。 2023年7月，成立于2015年Twelve在华盛顿州开展了一个商业规模的示范应用项目，生产由水、电和二氧化碳制成的可持续航空燃油/SAF；成立于2019年Brimstone也在今年获得了关键的第三方认证，证明其负碳水泥在施工应用中的强度和安全性与行业标准完全相同。
这三家公司，自2019年以来已经筹集了超过4.4亿美元的资金，而目前它们也已经从减碳概念转化为实际的解决方案。 Twelve和Brimstone正在证明在全球二氧化碳排放量占2%的航空业和7.5%的水泥业等行业中，存在更多可行的气候技术替代方案。 Fervo则正在通过地热发电支持风能和太阳能在脱碳电网上的应用，以优化清洁能源组合。
虽然这三家公司涉及的技术和行业有很大差异，但它们在扩展部署方面都有着一些“共性”。早期政府支持、行业认可和可复制性，成为了它们获得现阶段成功的“三大要素”。
早期政府支持- Brimstone获得了ARPA-E的资助，Fervo赢得了1700万美元的政府拨款，而Twelve则获得了美国国家科学基金会的拨款。
知名企业合作- Fervo的战略合作伙伴包括Helmerich＆Payne、Liberty Energy和Devon Energy。 Twelve正在与奔驰、宝洁、Shopify、美国国家航空航天局/NASA和美国空军合作。 Brimstone则找到了一种方法来消除水泥制造过程中排放的产品。
可复制性- Twelve和Fervo均计划迅速复制过往的试点测试成功案例，建设更大的生产设施。气候科技公司不会满足于现状，接下来的重点问题在于：高效执行和成本效应。作为仍是初创公司的代表们，它们将如何应对新能源挑战，以更好地主导其公司的发展规模和项目测试、亦或是被更大的公司收购，这些都有待进一步的观察。但值得认可的是，到目前为止，大多数气候科技初创公司都在不同程度上实现了以往不可能实现的“梦想”。
地热能的广泛应用
随着气候变化的加剧和对化石燃料的依赖性不断扩大，地热能正逐渐成为全球能源行业中备受关注的一种可再生能源。作为世界上最常见的自然资源之一，地热能被广泛认为是一种可持续、无污染和成本低廉的能源形式。除了美国以外，还有三个国家在地热能利用方面处于领先地位。
冰岛-冰岛被称为地热领域的“超级大国”，该国地表下有大量的热水和蒸汽资源，已经在很早以前开始利用地热能。现在，地热能已经成为冰岛能源消耗的重要来源。根据相关数据显示，冰岛全国85%的能源供应来自地热能。
此外，冰岛拥有独特的火山和地热活动。因此，该国在地热能开发和利用方面一直处于领先地位。冰岛地热能被广泛应用于供暖、电力和工业等领域，每年供应数千户住宅和超市。为此，冰岛政府鼓励并积极推动地热能应用的发展，将地热能应用于发电领域，并建设了许多地热发电厂，如Hengill和Reykjanes等发电站，以便未来能为整个国家提供大量的电力供应。
新西兰-新西兰也是一个地热能资源非常丰富的国家，尤其是在北岛中部和南岛的大部分地区。据统计，新西兰的地下热水和蒸汽资源总量为5000兆瓦，其中大部分被用于暖气、游泳池和温泉等日常生活中。
新西兰还将地热能应用于发电领域，并建设了多个地热发电站，如Kawerau、Rotokawa和Ngatamariki等，这些发电站可以为整个国家提供大量、充足的电力供应。此外，新西兰还针对地热能开发颁布了一系列的法规，以保护这一重要的能源资源。
中国-不可忽视的是，中国也是一个地热能资源极为丰富的国家。中国政府十分重视地热能的利用，并积极推动地热能开发和利用。在新能源领域，中国已经建设了多个地热发电站，如热岛发电站，为整个国家提供大量的电力供应。
北京市房山区云居寺地热利用项目，正是中国第一个全装机容量达到百万千瓦级别的地热供暖项目。该项目于1990年启动建设，目前已经连续供暖近30年，有效缓解了北京地区的冬季供暖问题。
总体来看，地热能已经成为全球范围内广泛应用的一种清洁能源。随着技术的不断进步和政策的持续支持，相信地热能的利用将会越来越广泛，为人类的可持续发展做出更大的贡献。在未来，我们相信随着技术的不断发展和政府对可再生能源的支持，更多的国家将会通过利用地热能来满足其日益增长的能源需求，同时也减少对化石燃料的依赖性，以应对日益加剧的气候变化问题。
尽管地热能相关产业的发展，目前依然受到一定程度的政策、资金、技术等多方面因素的制约。但通过不断发展创新，利用地热能成为人们的共同目标，必将在未来为人类走向可持续发展的低碳经济贡献更大的力量。
