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伯克利国家实验室开发CCS地热发电技术

2020-03-24 作者:生命科学   |   浏览(142)

据弗雷菲尔德介绍,在项目的第一阶段,伯克利实验室的科学家将会使用数字模型来预测随着越来越多的二氧化碳通过,地下储气洞穴该如何完善。而由于从地下上升的过程中,二氧化碳会混合很多烃类和水,普通的涡轮机难以直接利用。因此,美国Echogen能源系统公司将会通过建模设计出一种涡轮机可以使用这种杂质较多的二氧化碳。将这两种模型结合,科学家就能估算出最终从二氧化碳中可以得到多少能量。同时,美国得克萨斯大学奥斯汀分校的科学家将会分析整个生命周期的环境影响。

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金沙js娱乐场官方网站,美国劳伦斯伯克利国家实验室日前发布消息称,他们的一个研究小组有望发明一种新的发电技术,该技术利用二氧化碳带动地热发电。同时,这种方法还能将一部分二氧化碳永久地封存地下。目前,该技术还在设计和测试阶段,如果进展顺利,明年夏天将进行中试。

突破性能源风险投资公司的 Carmichael Roberts 在一份声明中表示:" 我们认为,低温地热热能等基本资源有可能改变能源格局。Baseload Capital 与 Climeon 的创新技术一起,有可能大规模、经济高效地提供不会排放温室气体的方式。"

这项技术同时为开发干旱地区的地热能提供了方便。早在20年前,伯克利实验室和其他研究单位的科学家就从理论上提出可以用超临界二氧化碳替代水。他们的研究已经证明,超临界二氧化碳比水更适合用于从地下获得地热能。不过,在这个项目之前,还没有人进行过这样的尝试。

Baseload Capital 是一家项目投资公司,利用瑞典母公司 Climeon 开发的技术为地热能发电厂提供资金。

在第二阶段,研究小组将建造并测试涡轮机。如果进展顺利,他们将会进行中试,地点选在美国能源部从2009年开始资助的一个二氧化碳注入项目。这个项目中已经形成了深度达3000米的储存洞穴,被证实二氧化碳隔离效果很好。此外,这项测试需要的其他很多基础设施,如注入和生气井、管道等都已经建成。

地热能

这项技术还同时利用了传统地热能开发中的一个缺点。在传统的地热能开发中,热能在地下传输时会损失5%-10%的水。但是我们正好需要一些二氧化碳留在地层中。弗雷菲尔德说,我们的方法正好利用这个损失来储存二氧化碳。

因此,这个市场一直很受追捧,根据外媒 Market Watch 的数据,到 2024 年,地热能市场预计将超过 8.57 亿美元,复合年增长率为 11.5%。

这是一种世界首创的全新发电方式。今年夏天,研究组刚从美国能源部得到了500万美元的资助。伯克利实验室的项目负责人巴里弗雷菲尔德表示,这是全世界第一个把地热加热的二氧化碳转化为电的研究项目,也是第一个能够同时减少温室气体排放又能利用地热这种清洁能源的示范项目。

Climeon 发言人在一封电子邮件中写道:" 我们将机器销售给海事行业,将发动机的废热转化为电能(Virgin Voyages 已经购买了几套系统),还有钢铁行业他们也有大量的废热,然后再到公司开发和运营地热发电厂。这可能是一个新成立的 SPV 或现有的能源公司。例如,在美国我们的模块将会用在现有的地热站点。"

目前,碳捕获和埋存技术被认为是降低全球二氧化碳总量的主要技术之一,它能使燃烧化石燃料排放的温室气体不进入大气,减缓全球变暖。但这项技术却面临着造价昂贵的问题。而这项新技术正好能够通过发电来抵消二氧化碳地质储存的高额费用。

这种关系就像谷歌母公司 Alphabet 从 X 实验室分拆蒲公英能源公司一样,后者最近在新一轮融资中筹集了 1600 万美元,Climeon 主要制造标准化机器以开发地热能源。但蒲公英的目标是向消费者提供家庭取暖技术,而 Climeon 则将地热能转化为电能。

目前科学家还无法估计这项技术能为美国实际生产多少电力。他们说,这取决于CCS工程的规模和地下高温储气洞穴的成熟度。

第一笔投资——创业公司 Fervo Energy

据介绍,该技术把二氧化碳注入地下3000米深、125摄氏度的沉积层。在这个条件下,二氧化碳会进入超临界状态同时具有液态和气态性质。之后,高温的二氧化碳会被抽取到地面,压入涡轮机将热能转化为电能。然后,冷却的二氧化碳重新送回地下开始循环。经过一段时间的循环,一部分二氧化碳将会永久地沉积下来。系统将添加更多的二氧化碳来保持涡轮机持续运行。

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该公司的观点是,它的模块化单元容易操作、适合规模化布局,或退役。模块列表为 350,000 欧元,客户每年还在 Climeon 的电厂管理软件上每个模块花费 5000 欧元。

但地热通常只适用于地下热量,流体和充足渗透岩石的完美结合区域。许多地方符合前两个条件,但不符合最后一个条件,而且凭借今天的技术,我们只能触及靠近地面的热量。

到目前为止,该公司表示其订单积压约为 8800 万美元。

Fervo 首席执行官 Tim Latimer 表示,公司打算利用这笔资金推进现场部署,以测试和改进他们的增强型地热系统。而该公司的另一位联合创始人是 Jack Norbeck,他是世界上最大的地热田北加州间歇泉的油藏工程师。

在面对当今环境问题的今天,我们也在深入思考替代化石燃料,地热预计也将会加入太阳能和核能等清洁能源行列,为世界各地的办公室、工厂和家庭提供清洁能源。而亿万富翁旗下的突破性能源风险投资公司这两次投资,或许会进一步推动资本涌向地热市场,开发出更加高效清洁的技术。

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