中國儲能網訊：據康奈爾紀事報報道，康奈爾大學研究人員和非營利機構“清潔空氣工作組”（CATF）發(fā)布題為“超熱巖石能源的差距、挑戰(zhàn)和前進路徑”的報告，探討了在鉆井、井建設、熱提取、電力生產和選址方面的技術差距和克服這些差距的策略。
傳統(tǒng)的地熱能源系統(tǒng)僅限于地球表面附近存在集中熱量的地區(qū)，特別是在地殼較薄、火山活動提供熱量的構造板塊邊界附近。然而，下一代技術尋求使地熱能源幾乎在任何地方都成為可能。通過向地球深處鉆探，地熱系統(tǒng)可以接觸到超熱巖石能源（SHR），其中巖石被加熱到374攝氏度或更熱——溫度足夠高，可以攜帶更多的能量，并更有效地產生電力。在超熱巖石系統(tǒng)中，水被注入深層熱巖中，加熱后以蒸汽形式返回地球表面，可以用來在電動渦輪機中發(fā)電或使用高溫過程產生氫氣。要獲取超熱干巖，必須在堅硬、密集的基巖中鉆探井孔。已經開發(fā)出適用于當前地熱系統(tǒng)和用于石油和天然氣開采的水力壓裂的技術創(chuàng)新，以支持這一概念；然而，報告發(fā)現(xiàn)需要重大創(chuàng)新來降低風險和提高效率，包括在鉆井設備、鉆頭、傳感器和溫度管理設備方面的進步。
研究人員發(fā)現(xiàn)，安全地獲取這些能源將需要仔細選址和理解關鍵地下特征，如巖石結構、裂縫和斷層線的位置、熱流和熱源。這是因為地熱項目設計在很大程度上依賴于擬議地點的溫度、應力、水文條件和巖石屬性的詳細特征——這些條件隨著流體注入和熱量提取而隨時間變化。與其他容易擴展的可再生能源技術不同，地熱發(fā)電的高度特定地點方面引入了風險，這一直是商業(yè)開發(fā)的主要障礙。通過識別最先進的技術和研究與開發(fā)機會，以改進和驗證特征方法，并加快這項技術商業(yè)開發(fā)的速度。
現(xiàn)有的研究表明，地球表面以下3到10公里內的2%地熱能源可以提供相當于美國當前能源需求的2000倍。報告指出：“地熱能源可以提供無窮無盡、始終可用的清潔能源。通過創(chuàng)新，超熱巖石能源有潛力在世界上更多的地方以相當于化石燃料的規(guī)模和成本提供長期、可擴展、可再生的基礎負荷電力?！?
在超熱巖能源開發(fā)中，最具挑戰(zhàn)性的材料和技術包括：
1. 高溫高壓下的鉆頭和鉆具：需要開發(fā)能夠在374°C甚至更高溫度下工作的鉆頭和鉆具。
2. 超高溫度的電子井下工具：現(xiàn)有的電子井下工具大多只能在175°C以下工作，需要開發(fā)能夠在400°C至450°C甚至更高溫度下工作的工具。
3. 溫度管理設備：需要開發(fā)能夠有效冷卻鉆桿和井底設備的系統(tǒng)，以保持其在極端溫度下的正常工作。
4. 井用材料和連接設計：需要開發(fā)能夠在高溫高壓環(huán)境下長期穩(wěn)定工作的套管、水泥和連接設計。
5. 儲層刺激設備：需要開發(fā)適用于超熱條件的分流器、支撐劑、示蹤劑和封隔器等儲層刺激設備。
目前在全球范圍內，以下幾個國家或地區(qū)在超熱巖能源開發(fā)方面取得了重要進展：
1. 冰島：冰島已經成功鉆探了多口超熱井，并在Krafla地區(qū)建立了多個地熱發(fā)電站。
2. 日本：日本的超級脆性項目在3.7公里處鉆探到超過500°C的溫度，并在東北大學進行相關研究。
3. 意大利：意大利的DESCRAMBLE項目在Larderello地熱田鉆探了Venelle-2井，達到了514°C的高溫。
4. 墨西哥：GEMex項目在Acoculco地熱田鉆探了多口超過300°C的井，并在Los Humeros地熱田進行了相關研究和建模。
5. 新西蘭：新西蘭的Geothermal: The Next Generation項目在新西蘭的Taupo火山帶探索超熱資源，并計劃進行科學鉆探。
