地?zé)岚l(fā)電，成為科技巨頭“新寵”

　　文章摘要

　　本文介紹了地?zé)岚l(fā)電成為科技巨頭新寵的背景及發(fā)展情況。

　　•  地?zé)崮茉醋鳛榍鍧?、穩(wěn)定、可循環(huán)利用的能源備受重視\

　　• 地?zé)岚l(fā)電具有巨大的儲(chǔ)量和低碳排放，可為美國(guó)提供16%以上的電力需求\

　　•  Fervo Energy等公司在地?zé)岚l(fā)電技術(shù)上取得了重大進(jìn)展，將地?zé)崮茉瓷虡I(yè)化應(yīng)用給予了更多關(guān)注

　　美國(guó)作為全球人工智能競(jìng)賽的主陣地，其猛烈的基礎(chǔ)設(shè)施投資浪潮催生了巨大的電力需求。

　　富國(guó)銀行4月份發(fā)布的一份報(bào)告指出，隨著人工智能革命的興起、美國(guó)半導(dǎo)體和電池制造的擴(kuò)張以及汽車(chē)行業(yè)的電動(dòng)化，到2030年，美國(guó)電力需求將增長(zhǎng)20%，長(zhǎng)達(dá)10年的電力增長(zhǎng)平臺(tái)期即將告一段落。

　　富國(guó)銀行預(yù)測(cè)，到2030年，僅AI數(shù)據(jù)中心就有望使美國(guó)電力需求增加約323太瓦時(shí)(1太瓦時(shí)=10億千瓦時(shí))，比紐約市目前每年48太瓦時(shí)的用電量高出七倍。

　　高盛則預(yù)測(cè)，2023年到2030年，數(shù)據(jù)中心的電力需求將以15%的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，2030年數(shù)據(jù)中心占美國(guó)總電力需求將從目前的3%增加至8%。

　　如何滿(mǎn)足人工智能對(duì)數(shù)據(jù)中心全天候的電力需求，成為了科技巨頭們的新挑戰(zhàn)。對(duì)于承諾2030年實(shí)現(xiàn)凈零排放的谷歌、2040年實(shí)現(xiàn)凈零排放的亞馬遜和2030年之前實(shí)現(xiàn)負(fù)碳排放的微軟來(lái)說(shuō)，面對(duì)AI所帶來(lái)的日益增長(zhǎng)能源消耗，找到一種能夠在太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)電不足的情況下填補(bǔ)空缺并滿(mǎn)足激增需求的能源成為了當(dāng)務(wù)之急。

　　這一次，科技巨頭谷歌把目光瞄向了地下，希望來(lái)自地球深處源源不斷的能量能夠?yàn)閿?shù)據(jù)中心提供全天候的綠色能源。

　　當(dāng)?shù)貢r(shí)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(dá)成協(xié)議，為其內(nèi)華達(dá)州的數(shù)據(jù)中心提供先進(jìn)的地?zé)犭娏Α?/p>

　　谷歌在一份聲明中表示，這項(xiàng)交易已送交州公用事業(yè)監(jiān)管機(jī)構(gòu)審批，將在大約六年內(nèi)將注入當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)供谷歌運(yùn)營(yíng)使用的無(wú)碳地?zé)犭娏?3.5 兆瓦增加到 115 兆瓦。

圖說(shuō)：BHE Renewables 埃爾莫爾地?zé)岚l(fā)電廠(chǎng) 來(lái)源：BHE Renewables

　　早在幾年前，巴菲特就開(kāi)始關(guān)注地?zé)岬臐摿?，并將其用于地?zé)崽徜図?xiàng)目。目前，BHE可再生能源以 CalEnergy 的名義在加利福尼亞州的帝國(guó)谷運(yùn)營(yíng)著10個(gè)地?zé)岚l(fā)電廠(chǎng)，發(fā)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(fā)電能力中有4%來(lái)自地?zé)崮堋?/p>

　　當(dāng)?shù)貢r(shí)間6月4日，巴菲特重倉(cāng)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(yè)，將聯(lián)手使用地?zé)崮軓牡責(zé)猁u水中提取高純度鋰化合物，并進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)。

　　而谷歌也早在2021年就開(kāi)始押注地?zé)崮堋?/p>

　　2021年5月，谷歌和清潔能源初創(chuàng)公司 Fervo 剛剛簽署了世界上第一份開(kāi)發(fā)下一代地?zé)岚l(fā)電項(xiàng)目的企業(yè)協(xié)議，該項(xiàng)目將提供“永遠(yuǎn)在線(xiàn)”的無(wú)碳資源，用來(lái)減少谷歌對(duì)化石燃料的每小時(shí)依賴(lài)。

　　谷歌能源總監(jiān)邁克爾·特雷爾(Michael Terrell)表示：“Fervo 項(xiàng)目不僅使我們位于內(nèi)華達(dá)州的數(shù)據(jù)中心更接近全天候清潔能源，而且還作為一個(gè)概念驗(yàn)證，展示了下一代地?zé)岬瓤煽康那鍧嵞茉醋罱K如何幫助取代世界各地的碳排放電源。”

　　這種來(lái)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?zé)崮苁莾?chǔ)藏在地球內(nèi)部的能量，源于地球內(nèi)部的熔融巖漿與地球內(nèi)部的放射性同位素元素衰變產(chǎn)生的熱。地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用可分為發(fā)電和直接利用兩個(gè)方面。高溫地?zé)豳Y源主要用于發(fā)電;中溫和低溫地?zé)豳Y源則以直接利用為主;對(duì)于25℃以下的淺層地?zé)崮?，可利用地源熱泵進(jìn)行供暖和制冷。

圖說(shuō)：地?zé)岚l(fā)電原理 來(lái)源：shutterstock

　　具體操作時(shí)，高溫地?zé)猁}水從地表下長(zhǎng)達(dá)一英里或更深的儲(chǔ)層中回收。鹽水通過(guò)水井上升到地?zé)岚l(fā)電廠(chǎng)，鹽水通過(guò)閃蒸產(chǎn)生蒸汽，蒸汽帶動(dòng)渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。冷卻后的鹽水通過(guò)注水井回到同一儲(chǔ)層，在那里重新加熱并重復(fù)使用。

　　地?zé)崮芗夹g(shù)可以利用地殼內(nèi)部的持續(xù)熱量發(fā)電，可以提供穩(wěn)定的清潔能源，補(bǔ)充太陽(yáng)能和風(fēng)能等可變可再生能源，并使電網(wǎng)更接近全天候無(wú)碳能源(CFE)運(yùn)行。因此，這種方法可以全天候提供綠色能源，解決了風(fēng)能和太陽(yáng)能面臨的隨機(jī)性、波動(dòng)性挑戰(zhàn)。

　　除了穩(wěn)定可靠的優(yōu)勢(shì)，地?zé)崮苓€具有儲(chǔ)量巨大、分布廣泛的特點(diǎn)。美國(guó)能源部發(fā)現(xiàn)，到2050年，地?zé)崮芸蔀槊绹?guó)提供高達(dá)120吉瓦的可靠、靈活的發(fā)電能力，并滿(mǎn)足美國(guó)預(yù)計(jì)電力需求的16%以上。據(jù)估算，地球內(nèi)部的地?zé)峥偭考s等于全球煤炭總儲(chǔ)量的1.7億倍。每年從地表散失的地?zé)崮芰?，相?dāng)于燃燒150億噸原油所產(chǎn)生的熱量，可見(jiàn)地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)前景十分廣闊。

圖說(shuō)：風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮芄╇娗€(xiàn)及數(shù)據(jù)中心電力需求曲線(xiàn) 來(lái)源：Google

　　此外，地?zé)岚l(fā)電能量利用系數(shù)高，對(duì)環(huán)境影響相對(duì)較小，后期運(yùn)行成本低。地?zé)岚l(fā)電的機(jī)組利用率(容量因子)在0.7以上，約是光伏發(fā)電的5倍、風(fēng)力發(fā)電的4倍。地?zé)岚l(fā)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(dāng)量/千瓦時(shí)，小于風(fēng)力發(fā)電15.4克二氧化碳當(dāng)量/千瓦時(shí)和光伏發(fā)電46克二氧化碳當(dāng)量/千瓦時(shí)的碳排放潛值。

　　在全球能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，清潔環(huán)保、穩(wěn)定性好、可循環(huán)利用的地?zé)崮苁艿搅饲八从械闹匾暫蜔崤?，而技術(shù)的進(jìn)步也正在推動(dòng)地?zé)岚l(fā)電產(chǎn)業(yè)進(jìn)入黃金機(jī)遇期。

　　與谷歌合作的Fervo Energy在2023年利用類(lèi)似于石油和天然氣行業(yè)的壓裂技術(shù)在內(nèi)華達(dá)州開(kāi)發(fā)和建造了一座先進(jìn)的地?zé)岚l(fā)電廠(chǎng)，并已于11月開(kāi)始向谷歌供應(yīng)3.5兆瓦的無(wú)碳電力，大約相當(dāng)于 500 個(gè)美國(guó)家庭使用的能源。

　　而谷歌也正與 Fervo合作開(kāi)發(fā)人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，以提高下一代地?zé)崮艿纳a(chǎn)率，使其更有效地響應(yīng)需求，同時(shí)填補(bǔ)可變可再生能源留下的空白。Fervo可以使用井內(nèi)的光纖電纜收集地?zé)豳Y源的流量、溫度和性能的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)使 Fervo 能夠精確識(shí)別最佳資源的位置，從而可以控制不同深度的流量。結(jié)合上述人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展，這些功能可以提高生產(chǎn)力并在一系列新的地方解鎖靈活的地?zé)岚l(fā)電。

圖說(shuō)：Fervo Energy在內(nèi)華達(dá)州北部開(kāi)展的全面商業(yè)試點(diǎn)項(xiàng)目Project Red 來(lái)源：Fervo Energy

　　在跨越了增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)(EGS)作為可靠無(wú)碳能源里程碑式的一步后，F(xiàn)ervo首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人蒂姆·拉蒂默(Tim Latimer)表示，F(xiàn)ervo 正試圖在其目前正在建設(shè)的猶他州西南部工廠(chǎng)復(fù)制Project Red的成功。如果結(jié)果一致，設(shè)計(jì)改進(jìn)能夠如預(yù)期那樣最大限度地提高電力輸出，那么猶他州的發(fā)電廠(chǎng)預(yù)計(jì)到 2028 年將提供約 400 兆瓦的電力。這大約足以同時(shí)為 30 萬(wàn)戶(hù)家庭供電。Fervo 還開(kāi)始在美國(guó)西部的另外六個(gè)發(fā)電廠(chǎng)進(jìn)行許可和評(píng)估工作。

　　目前，擴(kuò)大增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)規(guī)模仍然面臨著降低成本的挑戰(zhàn)。

　　在成本方面，美國(guó)能源部于2022 年宣布了 “Enhanced Geothermal Shot”計(jì)劃，目標(biāo)是到 2035 年將EGS的成本降低 90%，達(dá)到每兆瓦時(shí) 45 美元。拉蒂莫說(shuō)，F(xiàn)ervo 在內(nèi)華達(dá)州的項(xiàng)目成本“明顯高于”該目標(biāo)，部分原因是這是一個(gè)首創(chuàng)項(xiàng)目，但他表示，預(yù)計(jì)EGS成本預(yù)測(cè)將“迅速下降”。

　　而到了2024年，F(xiàn)ervo Energy宣布，其位于猶他州南部的Cape Station設(shè)施取得了令人矚目的進(jìn)展。

　　在2月份斯坦福地?zé)嵫杏憰?huì)上發(fā)布的一份出版物中，F(xiàn)ervo表示已能夠在短短 21 天內(nèi)鉆出一口水平井。與該公司于 2022年在內(nèi)華達(dá)州鉆出的第一口水平井相比，鉆井時(shí)間減少了 70%，時(shí)間的縮短也進(jìn)一步降低了成本，最新一口井的成本從 940 萬(wàn)美元降至 480 萬(wàn)美元。

圖說(shuō)：Fervo 在猶他州的增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng) Cape Station 來(lái)源：Fervo Energy

　　在脫碳?jí)毫εc日俱增的當(dāng)下，地?zé)崮芤蚱淝鍧嵀h(huán)保、穩(wěn)定性好、可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)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(guī)模商業(yè)化驗(yàn)證，那么地?zé)崮芩l(fā)揮的作用將給風(fēng)能和太陽(yáng)能帶來(lái)瑞士軍刀般的補(bǔ)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(lái)自微信公眾號(hào)：環(huán)球零碳(ID：carbon-done)，作者：Penn