2024年是下一代地热能的突破之年吗？

　　在数据中心、工厂和电动汽车对无碳能源一直增长的需求的推动下，地热初创公司今年达到了融资和项目里程碑。

　　如今，地热能在美国电力结构中只起着很小的作用。该国大部分地区缺乏温泉和间歇泉等自然特征，地球上炙热的热量相对容易到达。

　　但是，一系列下一代技术正在出现，这些技术能在传统工具无法获取的地方获取地热资源。与此同时，在数据中心繁荣以及车辆、建筑和工厂电气化的刺激下，该国飙升的电力需求正在加速对新地热系统的投资，因为公司全天候寻求无碳能源。

　　由于这些发展，“这很可能是地热的突破时刻，”非营利组织 Project InnerSpace 的创始人兼执行董事 Jamie Beard 说。

　　2024 年，包括 Fervo Energy、Sage Geosystems、Eavor 和 Quaise Energy 在内的初创公司筹集了大量资金，并达到了关键里程碑，以展示他们的新技术。谷歌和 Meta 等科技巨头以及主要公用事业公司承诺购买地热发电以满足其一直增长的能源需求。美国政策制定者提出了一项立法，可以消除在联邦土地上进行勘探钻探的监管障碍。

　　在当选总统唐纳德·特朗普和共和党控制的国会领导下，这种势头很有可能会继续下去。地热是获得两党支持的罕见能源——它既能够大大减少导致地球变暖的排放，又能让美国的钻井平台和石油和天然气工程师开始工作。特朗普提名的能源部长克里斯·赖特（Chris Wright）是一家水力压裂公司的首席执行官，该公司向Fervo投资了1000万美元。

　　今天，该国大约有 3.7 吉瓦的地热发电容量，提供 0.占美国发电总量的 4%。但美国能源部 （DOE） 估计，到 2050 年，地热可以为美国电网提供高达 90 GW 的灵活基荷电力，以补充风能和太阳能等间歇性可再次生产的能源的激增。

　　泥浆罐和泥火山环绕着哈德逊牧场，这是加利福尼亚州尼兰德郊外的一座传统地热发电厂。（大卫·麦克纽/盖蒂图片社）

　　根据国际能源署（International Energy Agency）和倡导全球地热和电力利用的InnerSpace项目（Project InnerSpace）的一项新分析，到2050年，全球下一代地热发电的清洁电力容量可能高达800吉瓦，大约是世界当前地热容量的50倍。

　　专家表示，尽管 2024 年取得了所有进展，但地热行业仍面临重大障碍，要达到这些数字还有非常长的路要走。

　　风险投资支持的初创公司正在努力获得所需的私人项目融资和公共投资类型，以降低勘探和部署同类首创项目的高成本。漫长的许可延误和美国输电电网建设的积压正在减缓开发步伐。下一代地热还面临着可能阻碍未来发展的声誉问题，包括该行业与石油和天然气公司的密切联系以及公众对环境风险的不确定性（或误解）。

　　就目前而言，目前的部署速度不足以让地热对世界排放产生有意义的影响，至少在短期内不会。

　　“如果地热要蒸蒸日上并参与竞争，它就必须呈指数级增长，而不是一点点，“比尔德说。“我们还有很多事情要做。”

　　2024 年，也许没有哪家地热初创公司比总部在休斯顿的 Fervo 成为更多的头条新闻。

　　这家成立七年的公司正在开发“增强型地热系统”，该系统使用与页岩气行业相同的水平钻井和水力压裂技术。这家初创公司在地下深处坚硬、不透水的岩石中制造裂缝，然后向它们泵送满水和工作流体。热岩石加热这些液体，最终产生蒸汽，驱动电动涡轮机。

　　在 Google 的支持下，Fervo 于 2023 年底开始运营美国第一个增强型地热项目。从那时起，3.内华达州名为 Project Red 的 5 MW 试点系统已持续直接为公用事业公司 NV Energy 供电超过 12 个月。

　　“这是有史以来最令人兴奋、最无聊的平坦线路，“Fervo 副总裁兼开发和商业市场主管 Dawn Owens 谈到该系统的性能时说。

　　今年 2 月，Fervo 表示，其为 Project Red 钻探两口水平井的经验使该公司能够显著改进其流程，以至于将第二个项目的钻探时间缩短了 70%，该项目是位于犹他州比弗县的 400 MW Cape Station 地热发电厂。钻进效率的提高帮助将成本从 9 美元降低了近一半。400 万到 4 美元。根据 Fervo 的数据，每口井 800 万。

　　Fervo 的 Cape Station 项目位于犹他州比弗县的地热研究和生产中心附近。（狂热）

　　同样在比弗县，美国能源部支持的犹他州锻造计划表示，它在三年内将其增强型地热研究项目的钻探速度提高了 500% 以上。这个耗资 2.2 亿美元的现场实验室最近从美国能源部额外获得了 8000 万美元，用于资助该项目到 2028 年。

　　“无论是在 Forge 还是像 Fervo 这样的公司，该行业的钻井成本和另外的成本都出现了非常急剧的下降，尤其是在增强的地热领域，“世界资源研究所美国能源团队的清洁能源助理 Katrina McLaughlin 说。

　　“她说，这是使它如此有前途的原因之一“作为按需提供清洁电力的一种选择。McLaughlin 指出，地热还能够给大家提供“全套电网服务”，包括储能;Black-Start 服务，在大面积停电后恢复供电;以及电网平衡，以确保电力供应每秒都与需求相匹配。

　　这些品质有助于解释为什么加州公用事业监督管理的机构希望在该州内促进地热能的发展——这一推动推动了对 Fervo 等开发商的兴趣。

　　8 月，加州公用事业委员会通过了一项采购大量清洁能源的战略，以满足该州的长期气候目标和能源可靠性要求。该计划要求增加高达 1 GW 的地热，以及 7.6 GW 的海上风电和 2 GW 的长期储能。另外，该委员会的 2021 年中期可靠性决定要求公用事业公司从地热等“清洁、可靠的资源”中额外采购 1 GW。

　　在 2021 年授权的刺激下，公用事业巨头南加州爱迪生于 6 月同意从 Fervo 位于犹他州西部价值 20 亿美元的 Cape Station 项目中购买 320 MW 的电力。两家公司拒绝透露购电协议的价值。但 Fervo 表示，就兆瓦级而言，该交易是全球任何下一代地热项目中同类交易中最大的一笔。

　　Owens 表示，到目前为止，Fervo 已经为 Cape Station 的两个初始阶段钻探了 80 口井中的 20 口，该项目的第一个 90 MW 计划于 2026 年上线 日，这家初创公司宣布已获得 2.55 亿美元的新资金，以支持其正在进行的工作。这是在 1 亿美元的过桥贷款和 Fervo 自 2017 年以来筹集的超过 4 亿美元的风险投资之上的，这中间还包括今年由页岩油气公司 Devon Energy 领投的一轮融资。

　　美国能源部地热“升空”报告中的插图显示了传统（左）系统与两种类型的下一代系统的比较。（能源部)

　　Eavor 公司事务执行副总裁 Jeanine Vany 表示，正在追求闭环方法的加拿大初创公司 Eavor 于 2024 年在德国 Geretsried 的第一个商业试点项目上取得了“巨大进展”。

　　该公司正在钻探一个四回路系统，将供应 8.向区域电网提供 2 MW 的电力，向附近城镇提供 64 MW 的区域供热，拨款为 91。来自欧盟的 600 万欧元。Vany 表示，第一个回路应在 2025 年年中开始供电，然后在 2026 年供热。完成后，这个新型地热系统将达到近 2.位于地表以下 8 英里处，连接了近 200 英里的地下钻孔。

　　“我们在前进的过程中不断学习和迭代，并且存在一些减速带;事情出错了，工具坏了，“她说。“但我们已做了所有需要做的事情来证明商业可行性。”Vany 补充说，Eavor 的目标是在本十年结束之前在美国部署其第一个闭环系统。

　　Eavor 在德国南部的地热试点将为 20,000 户家庭提供充足的热量。（伊弗）

　　Quaise Energy 是一家起源于麻省理工学院的初创公司，专注于从第三类（超热岩层）中释放地热能。这家总部在马萨诸塞州剑桥市的公司正在开发高频光束，使岩石熔化和蒸发，以利用现存技术在技术或财务上没有办法获得的资源。

　　11 月，Quaise 决定准备“走出实验室”，进行户外钻探，该公司首席执行官兼联合创始人 Carlos Araque 说。

　　Quaise 现在正在制造机器进行两次堆场测试，第一次计划于 1 月在该公司的休斯顿工厂进行。第二项测试涉及钻探放置在 Quaise 的投资者之一 Nabors Industries 拥有的现有井内的岩石。之后，这家地热初创公司计划在德克萨斯州奥斯汀郊外的一个采石场钻一个 330 英尺深的坑，进行第一次现场测试。

　　Quaise 的陀螺加速器（左）可以蒸发岩石中的钻孔。这家初创公司最近在其实验室做了毫米波钻孔测试（右）。（奎斯能源）

　　所有这些步骤旨在帮助 Quaise 验证其钻井技术，并筹集更多资金，因为它正在努力完成其第一个商业试点并开始生产过热蒸汽，最早可能在 2026 年。12 月 3 日，Quaise 表示，它正在与内华达州金矿合作，以寻求另一项计划：在内华达州埃尔科的一个矿区建造一座“深层地热”发电厂。

　　“我所看到的只有顺风，“Araque 谈到 2024 年的地热行业时说。“地热是拼图中的重要一块，人们认识到地热是一年又一年地受到关注。”

　　美国电力需求飙升导致各州、公用事业公司和主要能源买家争相购买电力。该国对负载增长的五年预测在过去两年中增加了近五倍，达到近 128 吉瓦，这主要是由于科技公司计划建造巨型 AI 数据中心。

　　“它正在推动并有助于消除地热的一些发展障碍“，Fervo 的 Owens 说。她补充说，一直增长的负载增长，加上 Fervo 最近的成本改善，已经改变了这家初创公司与潜在承购商的对话。

　　“突然之间，我就变成了你能给我多少 [力量]，你能给我多快？“欧文斯说。“感觉就像这个行业和世界已经醒悟到问题真实存在，并意识到解决方案就在那里。”

　　除了犹他州的项目，Fervo 还在内华达州北部开发一座 115 MW 的地热发电厂，到 2029 年将开始向电网供电。今年夏天，谷歌和 NV Energy 寻求州监督管理的机构的许可，根据拟议的“清洁过渡关税”，围绕 Fervo 的项目签订供电协议。这个想法是，谷歌将支付溢价，以帮助更快地使无碳能源上线，理想情况下不会增加另外纳税人的电费。

　　Facebook 的所有者 Meta 也在转向地热来支持其数据中心的雄心壮志。但这家科技公司正在与另一家美国增强型地热初创公司 Sage Geosystems 合作。

　　8 月，总部在休斯顿的 Sage 宣布计划通过首次安装为 Meta 提供 150 MW 的基本负载地热发电。细节仍然模糊不清，但 Sage 表示，它将在“落基山脉以东”的州建造地热系统，目标是在 2027 年使该项目的第一阶段上线。

　　Sage Geosystems 首席执行官 Cindy Taff（右二）与她的团队站在德克萨斯州圣伊西德罗的一个测试场。（圣人）

　　同月，这家初创公司启动了一个单独的地热项目，不是为了生产新电力，而是为了在地下储存多余的清洁能源。

　　Sage 正在德克萨斯州克里斯汀建造一个 3 MW 的装置，该装置将把水抽到地下并建立可根据自身的需求释放的压力，从而旋转涡轮机并将电力送回电网。该公司于 2023 年在一口废弃的气井成功测试了其“土电池”系统。今年 2 月，Sage 在 A 轮融资中筹集了 1700 万美元，以推进这项技术，该轮融资由前身为切萨皮克能源 （Chesapeake Energy） 的先驱水力压裂公司领投。

　　为了开采石油和天然气，页岩开发商使用有毒化学物质、沙子和水的浆液。然后，大量的废水被重新注入旧井中——这样的做法在德克萨斯州、俄克拉荷马州和其他州造成了破坏性的地震。科学研究还表明，水力压裂法已经污染了一些地区的地下水和地表水。

　　闭环系统不会直接将流体注入地下。增强型地热系统主要对流体进行再循环，不会产生大量废水;它们通常也使用很少或不使用化学添加剂来压碎岩石。尽管早期的增强型地热项目确实在瑞士、韩国和法国引发了地震，但美国的地热公司现在遵循美国能源部的协议来降低诱发地震的风险。

　　McLaughlin 说，随着下一代地热项目的成倍增加，该行业一定要遵守这些协议，并对用于钻井的液体的类型和数量保持透明，以限制环境影响和社区的风险。

　　“我们认为这些措施是该行业能采用的措施，以帮助其负责任地扩大规模......并赢得公众信任，“她补充道。

　　Quaise 的 Araque 表示，如果要在不烹饪地球的情况下满足世界巨大的热量和电力需求，地热开发商也必须继续追求“更深、更热”的目标。最近的计算机建模表明，在长达二十年的时间里，超高温系统能提供比今天增强型系统产生的功率多 5 到 10 倍的电力。

　　“已经进入这一领域并正在扩大地热规模的公司......只是冰山一角，“他说。“鉴于未来挑战的规模，这并不是道路的尽头。这只是个开始。

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