一条河水在爱达荷州博伊西市下方流动约3,000英尺。自1983年以来，该市一直在使用这种水直接为房屋，企业和机构供暖，包括市政厅的四层楼-总共占市区的三分之一。它是该国最大的地热供暖系统。

Boise无需钻取即可访问资源。华氏177度的水是在镇外山麓的一个地质断层中上升到地表的。

这是可再生能源的梦想。为地热加热的建筑中的600万平方英尺供暖，每月花费约1000美元的电费。（该市的区域供热系统的折旧，维护，人员和维修的年度总费用约为75万美元。）

“我们正在为博伊西市的92座最大的建筑物供暖。”该市地热协调员乔恩·冈纳森（Jon Gunnarson）说。“建筑物剥离热量，收集热量，并将其运至注入井。我们只使用一次，然后重新注入，然后再次使用。”

博伊西地区系统是人们最常想到的地热能，即将天然热水泵入散热器或用于发电。这被认为是一种局部现象-很少有地方坐在通入热水的地下河上-因此，地热尚未被视为替代能源领域的主要特征。

许多专家认为地热能是世界绿色能源未来的重要组成部分。

但是，世界各地的许多专家表示，这种说法是错误的。特别是由于深层钻探技术和油气行业在压裂热潮期间开发的有关地下地层的知识，一种称为深层地热的地热能可以获取地幔中高达两到三英里的高温。在达到此高度的各种深度下，地球上的大部分区域都含有极高的热水，或者存在可以向其中注入水并加热的热岩石，这是一种被称为增强地热系统的技术。无论哪种情况，都将热水抽出并用于直接加热建筑物或与蒸汽或热水发电。

康奈尔大学可持续能源系统教授杰斐逊·德斯特（Jefferson Tester）表示：“无论我们身处地球还是美国大陆，只要我们深入钻探，我们就能达到足以像博伊西系统一样工作的高温。”大学和地热能领域的领先专家。“这不是问题是否存在的问题，而是重要的。这是从经济角度出发的问题。”

尽管地热几乎没有出现在替代能源雷达上，但美国已经产生了3.7吉瓦（GW）的地热电力，足以为100万以上的家庭供电。它是全球领先的生产商-主要在加利福尼亚中部和内华达州西部。加利福尼亚州有43座正在运营的地热发电厂，并且还将建造两座。

随着许多地区强制实施可再生能源目标，以及“零净污染”运动（许多国家承诺到2050年使经济脱碳），人们对地热能的兴趣迅速增长。许多专家认为它是世界绿色能源未来的重要组成部分，因为它可以提供无碳热量和全天候的基本负荷功率，以补偿风能和太阳能的间歇性。处于活跃的地质断裂线上的冰岛通过其无处不在的地热集中供热系统完善了该技术。中国正在拥抱地热发电，目前发展的地热区域供热系统比任何其他国家都多。

“地热电一直都在通电，” Tester说。“它可以提供完全可调度的电力或热量，并且可以像其他可再生能源一样进行扩展。”

在最近的一份报告中，国际可再生​​能源机构（IRENA）预测，到2050年，欧洲的地热发电量可能会增长8倍。美国能源部（DOE）2019年的一份报告《地理愿景：利用我们脚下的热量》指到“尚未开发的巨大地热潜力”。报告说，通过克服技术和资金壁垒，到2050年，通过地热方法发电可以增加26倍，提供美国8.5％的电力以及直接热能。

美国能源部地热技术办公室主任苏珊·哈姆（Susan Hamm）表示：“ GeoVision模型表明，到2050年，将有超过17,500个直接加热装置以及使用地热热泵的2800万家庭的供暖和制冷机会。”

进入深层地热既昂贵又冒险。但是，由于全球关注脱碳经济，许多国家/地区可以提供减轻风险的战略和财务激励措施，包括税收优惠，成本分担和技术研究。例如，美国能源部已向位于犹他州的边境地热研究天文台（FORGE）项目提供了1.5亿美元，作为增强地热的研究和测试场所。

一位拥护者说，一种深层地热“将尽其所能接近圣杯。”

专家预计，即将上任的拜登政府将对地热产生推动作用；与特朗普政府形成鲜明对比的是，拜登政府已作出重大承诺，以削减美国的温室气体排放量。

如今，越来越多地部署了几种类型的地热。一种已经存在了数十年，与热水无关。它被称为“地源热泵技术”（GSHP），它利用了气温和地温之间的差异。在冬天的寒冷气候中，大约55华氏度的地面要比室外温度高-带有防冻剂的管道在地面流通，并将温暖的流体泵入房屋。补充热量可以升高温度。在夏季，地面保持凉爽，该系统可以提供空调。瑞典是这种方法的世界领导者，并且有五分之一的家庭使用GSHP。然而，对于许多房主而言，主要障碍是成本，每套房屋可能要花费数万美元。

另一种非常不同的地热是深闭环。一个名为Eavor Loop的系统正在加拿大艾伯塔省运行。它具有一个单孔，向下钻进约1.5英里，然后通过极热的地质构造横向钻进相似的长度，然后返回地面。整个孔衬有管道，然后充满了流体。这是一种天然散热器。随着传热溶液在管道长度中的传播，它被较高的地面温度加热，然后流到地面。

 

由于热力学的性质-热水比冷水轻且上升-该系统不需要泵，而是连续不断地自行运行，这是一种永动机。据Eavor称，一家测试设施正在艾伯塔省运营，但尚未公开提供数据。Eavor正在德国巴伐利亚州钻探另一口类似的井。

清洁能源研究公司BloombergNEF的Eavor董事会主席和领先的行业分析师Michael Liebreich告诉在线新闻网站Recharge，“如果能做到的话，那将非常接近圣杯……以可承受的价格完成。”

Tester对Eavor深闭环概念的说法很感兴趣，但表示由于技术性能数据尚未公开，因此很难评估该技术的效果。他说：“我认为这会奏效。” “这是一个问题的程度。”

Tester坚信开环深层地热技术，也称为热采技术。在开环系统中，在高压下将流体泵入带衬里的钻孔中，以破碎热岩石，从而增加其表面积，这实际上是一种压裂。然后，将水注入一口井中，并通过地质将其自然加热，然后将其抽出生产井。这两个井在同一地质附近，但是没有连接。
 

Tester正在帮助康奈尔计划和实施这样的系统，预计将于今年春季开始钻探。三对或四口井将钻深达三英里，每口井将耗资600万美元或700万美元。Tester说，通过管道，控制和地震监测，整个系统最终将耗资约1亿美元，由政府和私人资源支付。

这是一个很高的价格，但Tester表示，如果地质条件可行，那么该系统将在未来数十年内为30,000人的校园提供所有热量。Tester说，维护该系统的现行成本可以忽略不计，而且如果采用联邦碳定价，那么对昂贵的地热的投资将变得更具吸引力。

虽然深层地热在美国处于早期阶段，但其他国家已取得了长足进步，这是一种成熟的技术。冰岛是一个火山岛，拥有大量的热水资源，并实施了深层地热以及大量的近地表水源。该国超过90％的公民拥有由地热直接供暖的房屋。

利用冰岛工程师的技术专长，中国人已经实施了许多地热系统，部分是为了消除燃煤造成的窒息污染。Tester说：“十年来，中国人已成为世界上最大的地热区域供热部署者。” 它是该国从化石燃料过渡的重要组成部分。

为了解决这个问题，地热必须克服重大的财务和技术障碍。

巴黎下方的Dogger蓄水层于1969年首次用于区域供热，目前为25万户家庭提供热水，并且还在不断扩大。该项目钻至1.2英里处以抽取热水，将其泵送到地表，将其分配到巴黎周围，然后将其重新注入含水层中。

德国也正在大力发展地热。例如，慕尼黑的目标是将城市完全转换为区域供热。一座大型深层地热发电厂计划于2021年上线，为8万户家庭提供热水区域供热，此外，德国各地正在利用地热资源的其他发电厂也将增加。专家认为，到2050年，德国的地热能将从现在的1.2太瓦小时（TWh）上升到100 TWh。

凭借深层钻探的专业知识以及对深孔底部的了解，石油和天然气公司正在探索深层地热。阿尔伯塔省Hinton小镇的工程师们正在研究将其现有的4,000个石油和天然气钻孔中的一些转换为地热井的可行性。一些孔的底部温度达到140摄氏度-284华氏度。

如果地热如此有前景，为什么深层地热落后于其他清洁能源呢？主要原因是前期费用高。DOE的Hamm在她对GeoVision报告的介绍中写道：“要发展成为国家解决方案，地热必须克服重大的技术和非技术障碍，以降低成本和风险。” “考虑到此类活动的费用，复杂性和风险，地热能所需的地下勘探在这些障碍中最为重要。”

 

专家说，政府必须帮助资助地热项目，并在前端介入以降低风险。国际可再生​​能源机构（International Renewable Energy Agency）总干事弗朗西斯科·拉相机（Francisco La Camera）对行业网站Thinkgeoenergy.com表示：“必须制定其他激励措施。” “至关重要的是，决策者必须考虑到第一阶段的所有风险和成本，以使地热更具吸引力。”

在美国，Tester设想通过首先使用公共和私人资金改造军事基地，医院，学校，大学以及州和联邦政府综合大楼，逐步过渡到区域供热。

尽管很罕见，但潜在的问题之一是众所周知的深钻和压裂会引起地震活动并引起地震。著名的例子是2017年在韩国浦项（Pohang）钻探的增强型地热系统。高压注入流体使热地质破裂以释放热量，引发了5.4级地震，这是该地区近期历史上最强烈的地震，造成135人受伤，造成近3亿美元的损失。

“在地下所做的任何事情都肯定具有地震性，” Tester说。“控制和监视通常是在任何地下注入中完成的工作。我不认为这是地热面临的最大挑战……最大的挑战是生产率。确保注入井和生产井之间的这些连接系统产生足够的流体，以证明进行这种深度钻井的经济投资是合理的。”

许多专家认为，地热注定将在世界清洁能源的未来中扮演重要角色，但它必须与其他技术结合起来。“风，太阳能，地热和核能也是如此，” Tester说。“这是一项至关重要的战略。”  

作者  JIM ROBBINS   编译 陈讲运