问与答：为什么非常规资源是扩大地热能利用的关键| 地平线杂志

这听起来很简单-在地球上钻一口井，将管道蒸汽或热水带到地表，为发电的涡轮机提供动力，在世界某些地区，这种方式很容易使用。该资源还打了多个其他框-它是可再生的，它产生的温室气体排放量仅为化石燃料的一小部分，并且与太阳能和风能相比，它不受气候变化的影响。

唯一的问题是–我们并不总是知道在哪里钻探，即使我们找到了正确的位置，利用这种形式的能源所需的条件也不总是最佳的，卑尔根大学的教授Inga Berre说在挪威。她正在研究数学模型，该模型将帮助科学家超越开发易于获得的地热能，并从所谓的非常规资源中获取能量。

地热能技术的现状如何？

目前，全球产生的总功率中只有很小一部分来自地热资源。在诸如美国和冰岛的部分地区的火山和/或构造活跃区域中最容易获得这种能量。目前约有30个国家在使用深层地热能发电。（总体而言）约有90个国家（浅层或深层）利用地热能直接使用，例如集中供热。

要使用深层地热能，您需要流体-液体或蒸汽形式的水，以从内部传递热量。最古老的地热“干蒸汽”技术（于1904年在意大利的托斯卡纳首次用于发电机）利用自然蒸汽从地下裂缝中直接驱动涡轮机。 “闪蒸蒸汽”设备将深的高压热水拖入较冷的低压水中，产生的蒸汽用于推动涡轮机。最后，与其他技术相比，“二元循环”发电厂能够从温度较低的水中发电，因为它们将热量从地热热水转移到沸点低得多的另一种液体中。热量使第二液体变成蒸汽，从而为涡轮提供动力。

为什么地热能不像其他可再生能源那样受欢迎？

无论您是想产生热量还是发电，都需要知道您所处地区的可行性。在某些位置，地球的地下特征相当好，但对于广大地区而言，却没有那么多。在钻探之前，真的很难知道可用的地热资源类型。科学家可以进行地面调查，但要真正知道您需要进行深入研究。

尽管在某些地方，钻井很容易获得热量，但不仅要钻得更深才能获得更高的温度。我们还想在正确的位置进行钻探，因为我们需要流体和高渗透率的存在-多孔结构和裂缝才能将地热水从储层传输到生产井。

容易获得的地热资源有限。如果我们真的想利用这一巨大的资源，我们需要深入到更深的地方，获得更高的温度并刺激或改造储层，以使流体更容易流动。而且，如果要获得更高的温度，我们需要进一步开发钻井技术材料等等，但是我们还需要更好地了解地球地下的过程。

因此，开发地热系统存在很高的前期风险。您需要先钻一口井，然后才能了解系统的生产率如何，或者根本无法实现生产率，这是很昂贵的。

常规的和非常规的地热能来源是什么？

常规的热液资源被发现在地下不到2,000米的地方，利用温度超过225摄氏度。在这样的温度下，您可以利用更多的传统发电厂，但是如果温度较低（低至125摄氏度），您仍然可以使用二元发电厂来发电。目前，在南美和非洲等地区，利用地热技术有许多尚未开发的潜力。

通常，非常规资源涉及获取更高温度或更深深度的资源，或者涉及无法充分支持流体流动的储层。为了解决这一局限性，科学家们正在研究旨在改善天然储层的“增强型”地热系统（EGS）技术。这涉及以高压注入水以刺激先前存在的裂缝网络的打开。这可以提高生产率，甚至可以经济地在原本不经济的水库中生产电力。

但是储层增产并非没有风险。刺激破裂岩石的过程会在地球表面引发一系列反应，从而引发地震。在某些情况下，EGS引发了相对较大的地震，因此，这绝对是需要减轻的风险。

我的ERC（欧洲研究理事会）资助的项目正在寻找方法，通过利用更高的温度来扩大地热资源的利用范围，并探索岩石中渗透性不足以进行流体提取的区域。后者的一种方法是在高压下注入流体，这会在岩石中形成裂缝和褶皱。但是，这可能会触发岩层内的一系列事件，并且由于我们对地下的访问非常有限，因此只能间接监视正在发生的事情。我们正在开发方程式和仿真技术来预测这些动力学，因此这些数学模型可以为地下创造一个窗口。