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二氧化碳催生地热开采新技术
发布时间:2011-07-07

 美国明尼苏达大学地质学院两个系的研究人员近日发明了一种开采地热能的新技术,这种技术不仅能够大幅提高地热发电率,同时也能大大减少空气中二氧化碳的排放量,可谓是一箭双雕。

  这种新方法被称作二氧化碳流体地热能开采系统(CPG),由明尼苏达大学地质学院马汀·赛尔教授和学生杰米·拉多夫发明。这一研究已经刊登在最新出版的《地球物理学研究》上。目前,研究人员正在为这一项目申请专利,并打算成立公司将之商业化。

  现有地热能开采方式主要是增强型地热系统。其方法是对地下进行深层钻探断裂岩石,把水注入地下这些人工产生的、张开的连通裂隙带中。水与岩体接触后被加热,这些高温水产生蒸汽就可用于发电。明尼苏达大学的这种新方法主要是将二氧化碳视为地下热能载体,使二氧化碳在炎热的地下几公里处循环,这能有效地将热量带到地面,用于发电。

  拉多夫认为,CPG这种地热能开采方式优点明显。首先,岩石有渗透力,在此情况下,二氧化碳的穿透性优于水。因此,如果某一地热开采点从技术上及经济上而言,传统开采方式存在难度的话,CPG就是个更好的选择。拉多夫表示:“CPG能帮你开创更广的地热能开采范围,哪怕是那些你想都未曾想到的地方。而如果是在那些开采难度不大的地方,CPG能将开采率提高两倍。”

  同时,CPG能将二氧化碳深埋在地下,进而阻止了二氧化碳进入大气,对于应对气候变化而言,将做出积极贡献。另外,高纯度的二氧化碳溶解周围物质的可能性要低于水,因此,CPG保证了地热能开采系统的长期运行,不会在注入地下的过程中出现疏通不畅或堵塞等问题。此外,这一方式同样可以用于石油天然气的开采过程,特别是针对目前产量下降的油井和气井。据悉,赛尔和拉多夫早在2008年秋季就萌生出这种想法,他们的研究主攻方向是地热采集和地下储藏二氧化碳的研究。赛尔表示:“当时,我们顿时就想到这一点,‘如果我们使用通过地热加热的二氧化碳会怎样?’当时我们在汽车中就觉得这一技术将有很多优点。”

  在得到灵感后,这一想法得到了美国可再生能源和环境项目(IREE)的支持,此外,这一项目还吸引到了美国Xcel能源公司。IREE的资金主要用于前期的电脑模型设计。该项目聚集了明尼苏达大学能源政策、应用经济学和机械工程学院的专家,同时还包括劳伦斯伯克利国家实验室的能源专家。赛尔表示:“IREE的研究经费相当重要,因为这一项目是高风险投资,如果在前期没有IREE的支持,这个项目根本就无从开始。”据悉,美国能源部给予该项目150万美元的研究资助,用于研究这一研发过程中的地表下岩石的化学反应。目前,赛尔和拉多夫正向美国能源部申请另外一笔经费用于试点开发。

  拉多夫认为:“这一项目承载了许多想法,这些想法都是通过实验证明过的,因为我们不需要等待新技术的开采,这就是它的一大优点。”赛尔表示:“地热开采新技术是通过新方式来整合已有技术。这就是说你知道单个部分是怎样运作的,问题是怎样用一种新途径来整合这些部分,发挥更大优势,在这一研究过程中,我们需要找到最佳途径。”


 

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