【再生能源】MIT 計劃深入地下 20 公里 開發地熱能發電

【再生能源】MIT 計劃深入地下 20 公里 開發地熱能發電

大量溫室氣體及全球氣候變遷,開發可再生能源對人類社會越發迫切,於是我們看到越來越多風力發電機和太陽能板,也一直努力開發核融合發電,但地熱能發電似乎不常被提及。

從麻省理工學院(MIT)獨立的新創 Quaise Energy 就計劃「地球鑽探」,向地心鑽約 20 公里深的洞,釋放地球最大的未開發能源──地熱。

Quaise 選擇開發地熱,是認為這種太瓦級清潔能源(1 太瓦=10¹² 瓦特)有相當大潛力。地熱是探索地下,可與化石燃料業鑽井平台、供應鏈和框架等共用資源,不需從頭建設。

另外,源源不斷的地熱不會像風能和太陽能有間歇性,比仍在努力的核融合來說也更容易取得。不需燃料,不會產生廢物,耗費的土地和材料不到其他可再生能源 1%,地熱似乎更方便「清潔」。

既然地熱有如此潛力,為何「存在感」不高?其實人類很久以前就有利用地熱,如靠近地表的淺層地熱,造成溫泉和農業溫室等,許多國家也建設地熱發電站,但利用率有限。並不是人類不想用地熱,而是做不到。地球核心是個「大火球」,地表越往下溫度越高,斷層不時迸發的火山岩漿和地震,就能看出地層深處的「火熱」和能量有多大。這也阻擋了人類往地下探索。

俄羅斯 Kola Superdeep Borehole(科拉超深井)是蘇聯時期科學研究。該井本想一直挖到地幔,但其中一個鑽孔在 1989 年達 12,289 公尺後,至少 200°C 的高溫嚴重損傷鑽頭。多孔的岩石、氣體和其他流體,還有告急的經費,使這個計劃中止。

Kola 深洞只有約 12 公里,而 Quaise 的野心是可能到約 500°C 的 20 公里深處。 想走得更遠,「開路」工具自然要更強,Quaise 正在開發全新超深鑽井法:先使用傳統旋挖鑽到地下岩層,然後換成高功率毫米波將堅硬物質熔化、斷裂汽化,再向下挖。蘇聯科學家花 20 多年才鑽了約 12 公里,高功率毫米波向下 20 公里,或許只要 100 天。

Quaise 鑽探達新高度的高功率毫米波與核融合有關。要達成核融合,儀器要能承受上億度高溫,托卡馬克設計(核融合反應裝置)研究人員發現,毫米波能大幅加熱等離子體。希望模仿太陽核融合原理的研究過程,迴旋加速器和毫米波是突破性的成果,對「地底太陽」來說同樣意義頗大。

照 Quaise 的計畫,2024 年會建成第一座結合傳統旋轉鑽井和毫米波鑽井的全尺寸混合鑽井平台,2026 年利用第一個超熱增強型地熱系統並得到幾口井 100 兆瓦熱能,2028 年建成第一個使用清潔地熱蒸汽重新供電的化石燃料發電廠。

能源始終困擾人類,若 Quaise 計畫成真,我們擁有「取之不盡」的地熱,人類未來或許會有新景象。

Source: ScienceAlert