地熱發電，成為科技巨頭“新寵”

　　文章摘要

　　本文介紹了地熱發電成為科技巨頭新寵的背景及發展情況。

　　•  地熱能源作為清潔、穩定、可循環利用的能源備受重視\

　　• 地熱發電具有巨大的儲量和低碳排放，可為美國提供16%以上的電力需求\

　　•  Fervo Energy等公司在地熱發電技術上取得了重大進展，將地熱能源商業化應用給予了更多關注

　　美國作為全球人工智能競賽的主陣地，其猛烈的基礎設施投資浪潮催生了巨大的電力需求。

　　富國銀行4月份發布的一份報告指出，隨著人工智能革命的興起、美國半導體和電池制造的擴張以及汽車行業的電動化，到2030年，美國電力需求將增長20%，長達10年的電力增長平臺期即將告一段落。

　　富國銀行預測，到2030年，僅AI數據中心就有望使美國電力需求增加約323太瓦時(1太瓦時=10億千瓦時)，比紐約市目前每年48太瓦時的用電量高出七倍。

　　高盛則預測，2023年到2030年，數據中心的電力需求將以15%的復合年增長率增長，2030年數據中心占美國總電力需求將從目前的3%增加至8%。

　　如何滿足人工智能對數據中心全天候的電力需求，成為了科技巨頭們的新挑戰。對于承諾2030年實現凈零排放的谷歌、2040年實現凈零排放的亞馬遜和2030年之前實現負碳排放的微軟來說，面對AI所帶來的日益增長能源消耗，找到一種能夠在太陽能、風能發電不足的情況下填補空缺并滿足激增需求的能源成為了當務之急。

　　這一次，科技巨頭谷歌把目光瞄向了地下，希望來自地球深處源源不斷的能量能夠為數據中心提供全天候的綠色能源。

　　當地時間6月12日，谷歌表示，已與巴菲特旗下伯克希爾哈撒韋能源公司的子公司 NV Energy達成協議，為其內華達州的數據中心提供先進的地熱電力。

　　谷歌在一份聲明中表示，這項交易已送交州公用事業監管機構審批，將在大約六年內將注入當地電網供谷歌運營使用的無碳地熱電力從 3.5 兆瓦增加到 115 兆瓦。

圖說：BHE Renewables 埃爾莫爾地熱發電廠 來源：BHE Renewables

　　早在幾年前，巴菲特就開始關注地熱的潛力，并將其用于地熱提鋰項目。目前，BHE可再生能源以 CalEnergy 的名義在加利福尼亞州的帝國谷運營著10個地熱發電廠，發電能力為 345 兆瓦。2023 年，伯克希爾哈撒韋能源擁有的可再生能源發電能力中有4%來自地熱能。

　　當地時間6月4日，巴菲特重倉持股的西方石油公司與巴菲特旗下的伯克希爾哈撒韋能源公司(BHE)宣布成立一家合資企業，將聯手使用地熱能從地熱鹵水中提取高純度鋰化合物，并進行商業化生產。

　　而谷歌也早在2021年就開始押注地熱能。

　　2021年5月，谷歌和清潔能源初創公司 Fervo 剛剛簽署了世界上第一份開發下一代地熱發電項目的企業協議，該項目將提供“永遠在線”的無碳資源，用來減少谷歌對化石燃料的每小時依賴。

　　谷歌能源總監邁克爾·特雷爾(Michael Terrell)表示：“Fervo 項目不僅使我們位于內華達州的數據中心更接近全天候清潔能源，而且還作為一個概念驗證，展示了下一代地熱等可靠的清潔能源最終如何幫助取代世界各地的碳排放電源。”

　　這種來自地球深部的自身熱量，緣何成為了巴菲特和谷歌的心頭好?

　　地熱能是儲藏在地球內部的能量，源于地球內部的熔融巖漿與地球內部的放射性同位素元素衰變產生的熱。地熱資源的開發利用可分為發電和直接利用兩個方面。高溫地熱資源主要用于發電;中溫和低溫地熱資源則以直接利用為主;對于25℃以下的淺層地熱能，可利用地源熱泵進行供暖和制冷。

圖說：地熱發電原理 來源：shutterstock

　　具體操作時，高溫地熱鹽水從地表下長達一英里或更深的儲層中回收。鹽水通過水井上升到地熱發電廠，鹽水通過閃蒸產生蒸汽，蒸汽帶動渦輪機旋轉發電。冷卻后的鹽水通過注水井回到同一儲層，在那里重新加熱并重復使用。

　　地熱能技術可以利用地殼內部的持續熱量發電，可以提供穩定的清潔能源，補充太陽能和風能等可變可再生能源，并使電網更接近全天候無碳能源(CFE)運行。因此，這種方法可以全天候提供綠色能源，解決了風能和太陽能面臨的隨機性、波動性挑戰。

　　除了穩定可靠的優勢，地熱能還具有儲量巨大、分布廣泛的特點。美國能源部發現，到2050年，地熱能可為美國提供高達120吉瓦的可靠、靈活的發電能力，并滿足美國預計電力需求的16%以上。據估算，地球內部的地熱總量約等于全球煤炭總儲量的1.7億倍。每年從地表散失的地熱能量，相當于燃燒150億噸原油所產生的熱量，可見地熱能開發前景十分廣闊。

圖說：風能、太陽能、地熱能供電曲線及數據中心電力需求曲線 來源：Google

　　此外，地熱發電能量利用系數高，對環境影響相對較小，后期運行成本低。地熱發電的機組利用率(容量因子)在0.7以上，約是光伏發電的5倍、風力發電的4倍。地熱發電全生命周期的二氧化碳排放潛值均值為15克二氧化碳當量/千瓦時，小于風力發電15.4克二氧化碳當量/千瓦時和光伏發電46克二氧化碳當量/千瓦時的碳排放潛值。

　　在全球能源轉型的關鍵時期，清潔環保、穩定性好、可循環利用的地熱能受到了前所未有的重視和熱捧，而技術的進步也正在推動地熱發電產業進入黃金機遇期。

　　與谷歌合作的Fervo Energy在2023年利用類似于石油和天然氣行業的壓裂技術在內華達州開發和建造了一座先進的地熱發電廠，并已于11月開始向谷歌供應3.5兆瓦的無碳電力，大約相當于 500 個美國家庭使用的能源。

　　而谷歌也正與 Fervo合作開發人工智能和機器學習技術，以提高下一代地熱能的生產率，使其更有效地響應需求，同時填補可變可再生能源留下的空白。Fervo可以使用井內的光纖電纜收集地熱資源的流量、溫度和性能的實時數據。這些數據使 Fervo 能夠精確識別最佳資源的位置，從而可以控制不同深度的流量。結合上述人工智能和機器學習的發展，這些功能可以提高生產力并在一系列新的地方解鎖靈活的地熱發電。

圖說：Fervo Energy在內華達州北部開展的全面商業試點項目Project Red 來源：Fervo Energy

　　在跨越了增強型地熱系統(EGS)作為可靠無碳能源里程碑式的一步后，Fervo首席執行官兼聯合創始人蒂姆·拉蒂默(Tim Latimer)表示，Fervo 正試圖在其目前正在建設的猶他州西南部工廠復制Project Red的成功。如果結果一致，設計改進能夠如預期那樣最大限度地提高電力輸出，那么猶他州的發電廠預計到 2028 年將提供約 400 兆瓦的電力。這大約足以同時為 30 萬戶家庭供電。Fervo 還開始在美國西部的另外六個發電廠進行許可和評估工作。

　　目前，擴大增強型地熱系統規模仍然面臨著降低成本的挑戰。

　　在成本方面，美國能源部于2022 年宣布了 “Enhanced Geothermal Shot”計劃，目標是到 2035 年將EGS的成本降低 90%，達到每兆瓦時 45 美元。拉蒂莫說，Fervo 在內華達州的項目成本“明顯高于”該目標，部分原因是這是一個首創項目，但他表示，預計EGS成本預測將“迅速下降”。

　　而到了2024年，Fervo Energy宣布，其位于猶他州南部的Cape Station設施取得了令人矚目的進展。

　　在2月份斯坦福地熱研討會上發布的一份出版物中，Fervo表示已能夠在短短 21 天內鉆出一口水平井。與該公司于 2022年在內華達州鉆出的第一口水平井相比，鉆井時間減少了 70%，時間的縮短也進一步降低了成本，最新一口井的成本從 940 萬美元降至 480 萬美元。

圖說：Fervo 在猶他州的增強型地熱系統 Cape Station 來源：Fervo Energy

　　在脫碳壓力與日俱增的當下，地熱能因其清潔環保、穩定性好、可循環利用等優點正在成為科技巨頭們的“新寵”。而其靈活的操作模式一旦得到大規模商業化驗證，那么地熱能所發揮的作用將給風能和太陽能帶來瑞士軍刀般的補充。

　　參考資料：

　　[1]https://www.reuters.com/business/energy/google-partners-with-nevada-utility-geothermal-power-data-centers-2024-06-13/

　　[2]https://www.bloomberg.com/news/articles/2024-06-13/google-agrees-to-buy-clean-power-from-buffett-s-nevada-utility

　　[3]https://www.bloomberg.com/news/articles/2023-07-18/fervo-energy-says-it-has-achieved-geothermal-energy-tech-breakthrough

　　[4]https://www.bloomberg.com/news/articles/2024-05-02/data-centers-now-need-a-reactor-s-worth-of-power-dominion-says

　　本文來自微信公眾號：環球零碳(ID：carbon-done)，作者：Penn