增強型地熱系統(tǒng)安全成憂
目前，全球70多個國家運用地熱發(fā)電都是采用增強型地熱系統(tǒng)。其方法是對地下進行深層鉆探斷裂巖石，把水注入地下這些人工產(chǎn)生的、張開的連通裂隙帶中。水與巖體接觸后被加熱，這些高溫水產(chǎn)生蒸汽就可用于發(fā)電。這個概念本身模仿的是天然發(fā)生的熱水型地熱循環(huán)系統(tǒng)。近來，有分析表明，這一方法可能會引發(fā)地震，并污染地下水，因此不少業(yè)內(nèi)人士表示擔心。
地熱開采究竟為何會引發(fā)地震？美國地質(zhì)勘探局地震災(zāi)害小組地震學家戴維·奧本海默曾公開解釋了這一原理。 在上述工作過程中，當鉆孔破碎“熱巖”時，由于壓力突降，裂縫中的水突然蒸發(fā)，迅速變成蒸汽，就像搖晃后的汽水瓶突然打開汽泡會噴發(fā)一樣，進而驅(qū)動渦輪機發(fā)電。有時發(fā)電廠會讓一部分水返回蓄水層以保持地下水位。鉆井本身并不會引發(fā)地震，蒸汽排放和廢水回灌卻會使斷層或裂縫產(chǎn)生新的不穩(wěn)定狀態(tài)，從而引發(fā)地震。
出于這種考慮，2009年瑞士巴塞爾的一個地熱項目被取消，因為當初在該地區(qū)地熱井周圍進行高壓壓裂巖石作業(yè)時，引發(fā)了數(shù)百起地震事件，有些地震級別甚至已造成財產(chǎn)破壞。隨后，美國阿爾塔巖石能源公司也計劃采取同樣的爆破碎裂法，在加利福尼亞州的圣弗朗西斯科市北部區(qū)域啟動類似地熱項目。該公司在這個項目的地震風險報告中，并沒有提及巴塞爾項目曾引發(fā)地震，公司的官方解釋是無法確定那場地震一定是由巴塞爾地熱開發(fā)項目引發(fā)，然而瑞士政府和地震學家一致認定地熱項目就是地震的背后元兇。巴塞爾項目流產(chǎn)后，當?shù)赜职l(fā)生了數(shù)千次微震，阿爾塔巖石能源公司對此只字未提。雖然公司高層宣稱在這里開發(fā)地熱基本不存在地震風險，并保證整個操作流程的絕對安全，但這個項目還是激起了當?shù)鼐用竦拇笠?guī)?？棺h。
美國麻省理工學院土木與環(huán)境工程學系巖石力學教授赫伯特·愛因斯坦表示：“任何一種壓裂都可能引發(fā)地震事件，如果壓裂作業(yè)靠近城市，就是個不小的問題。”
新技術(shù)有望解決地震問題
地熱能的開采可能引發(fā)地震，這一問題必須予以高度重視。對于那些住在地熱項目附近的居民，或許每天他們都生活在擔驚受怕當中。最近，美國傳來了地熱開采新技術(shù)，這或?qū)⒂行Ы鉀Q這一問題。成立于2008年美國基特姆公司（Gtherm）近日表示，該公司已研發(fā)出一種新技術(shù)，在開采地熱能過程中不需要任何裂縫或注入冷卻水。該技術(shù)主要是通過在井底使用一種固態(tài)熱交換器（或稱之為“熱巢”），借助高導熱泥漿，來更好地吸取周圍巖石的熱量，這不僅可以提高地熱能開采量，而且也不會造成地質(zhì)風險。
其工作原理具體如下：高導熱泥漿在一個封閉環(huán)路中穿過長長的深井，把熱量從巢底帶到地面，隨后在獨立的封閉循環(huán)中轉(zhuǎn)化為氣體，從而驅(qū)動渦輪機進行發(fā)電。該公司發(fā)現(xiàn)，如果將一條長約100英尺、內(nèi)含導熱系統(tǒng)的細鉆孔鉆入主要垂直井，地熱能的回收率能進一步提高，發(fā)電量也有望加大。基特姆公司的首席執(zhí)行官和創(chuàng)始人邁克爾·帕萊拉表示：“我們基本上是用類固醇熱泵。”
目前，基特姆公司已完成3D建模，正在做早期驗證和商業(yè)可行性試驗。參與該項目的還包括美國電力研究所。預計此類示范項目將在2012年初開建。
美國電力科學研究所可再生能源發(fā)電項目技術(shù)主管路易斯·塞雷佐表示，基特姆公司的單井設(shè)計潛力巨大，特別是針對那些已限制地熱開發(fā)的地方。“我們正在考察深度約5公里、潛孔溫度在250 到300華氏度之間的地熱能開發(fā)，有了這個新技術(shù)，我們預計未來每口井所產(chǎn)電量達到1兆瓦。” 塞雷佐表示?；啬饭驹O(shè)想的是發(fā)展一種更分散、可擴展的地熱發(fā)電模式，這種模式的發(fā)電量將從幾兆瓦到數(shù)百兆瓦不等。
塞雷佐表示，美國和加拿大有數(shù)千口廢棄油氣井，這將成為未來開發(fā)地熱的主要候選井。目前，這些地區(qū)的溫度數(shù)據(jù)已掌握，這將大大降低勘探成本。塞雷佐帕萊拉相信，基特姆公司可提供清潔能源電力，成本低于每千瓦時10美分。赫伯特表示：“這種方法絕對有利于人類更好地發(fā)展地熱能，但是在達到商業(yè)化規(guī)模之前，相關(guān)公司應(yīng)該更好地保證技術(shù)的安全性和可靠性，以保證地熱能更好地服務(wù)于人類。”
