为什么地热能将继续保持小规模

地热目前在可再生能源领域中只是次要角色，由于这里讨论的原因，地热可能仍会保留，但Energy Matters从未有过它的特征，它值得十五分钟成名。此外，我几年前曾在地热部门工作，此后一直没有对其进行过重新审查，因此我有时间了解最新情况。

我首先介绍一些个人纪念品。下图是位于加利福尼亚州萨尔顿海地热田的哈德逊牧场1号电厂的鸟瞰图，这是一座三级闪蒸电厂，装机容量为49.9兆瓦，该装置于2012年投入运行。之所以显示它，是因为我在1980年为当时的雇主肯尼科特铜业公司（Kennecott Copper Corporation）买下了工厂所在地的土地，因为我知道那里有高温地热资源。我没有想到的是，它将需要32年才能投入生产。

图1：加利福尼亚州萨尔顿海地热田哈德逊牧场1厂（图片来源Leidos）

但这是地热。

地热能是指地球自然热的一部分，它是通过岩浆流动，传导和/或对流从地球热的内部传递到地表钻井范围内的，它形成了两种基本类型的地热资源：

• 高温资源（约180°C或更高），足以从直接从地面提取的蒸汽，“闪蒸”加压热盐水产生的蒸汽或从二元循环换热器中产生电能的热源。这些资源目前为世界提供了其99％的地热能，这就是我在这里讨论的资源。•潜在地适合用于加热的低温资源，我没有研究过的应用程序，这里不再讨论。

地热发电几乎是人们所能获得的一种完美的可再生能源。其（几乎）无碳，不排放大量有毒气体或产生放射性废物，不需要砍伐原始森林，不占用大量空间，不破坏天际线（或至少不是那么多）不会断头或焚化鸟类，可通过地球的自然热量进行补充，以通常约为90％的容量因数提供基本负载功率，甚至在必要时也可以循环以跟随负载。它也是目前可用的成本最低的发电源之一。没有其他可再生能源可以匹敌这个令人印象深刻的美德甚至无法与之匹敌。

那么为什么没有更多呢？

因为一开始它没有太多。风能和太阳能等可再生能源在几乎每个地方都可以或多或少地得到利用，但高温地热资源只有在高热流和有利水文同时发生的情况下才能找到，从图2可以看出，这些巧合仅发生在少数几个地方，并且偶尔出现在主要的能源消耗中心附近：

图2：世界各地运营的地热发电厂（图片来源Evergreen）

而且，地热开发似乎并没有因为技术难题而受阻。地热发电是一种经过验证的技术，已经存在了一个多世纪（1911年，第一台商业地热发电厂在意大利的Larderello投入生产）。问题在于，世界上的广大地区根本没有支持发电所需的高温资源。相关：希腊危机如何可能导致油价下跌

下面的图3（来自Bertani，2015年）显示，俄罗斯和中国之间的装机容量仅为109MW。但是，微小的萨尔瓦多的电量几乎是后者的两倍，因此萨尔瓦多的25％的电能来自地热（其他国家甚至更多，菲律宾为27％，冰岛为30％，肯尼亚为51％），而俄罗斯和中国获得0％。但是只有小国才能以这种方式“走地热”。目前地热资源相对丰富的三个大国中，没有一个国家能用地热能源满足其电力需求的一小部分（意大利占1.5％，美国占0.3％，日本仅占0.1％）。

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图3：2015年世界各国热能装机容量

高温资源的短缺是过去几十年来地热增长未能跟上风能和太阳能发展的主要原因之一。在1974-5年的石油禁运之后，地热增长的确开始加速，例如1978年《美国公用事业和监管政策法案》等立法的刺激，但世界上装机的地热装机容量仍不到13吉瓦，至少显示出已经摘下的低挂水果的明显迹象：

图4：1960-2012年全球和美国装机容量增长

导致地热增长缓慢的另一个因素是地热田地不包含太多可用能量。一些地热井提供的能量与油井一样多（为哈德逊牧场1号电厂提供动力的三口井每口产出约15兆瓦，每桶油1.6282兆瓦时，相当于每天220桶油当量，与压裂油压的范围相同）。页岩井）。但是，尽管索尔顿海地热田仅覆盖约20平方英里，但石油开采却像巴肯页岩覆盖了数万平方英里。由于这种巨大的差异，加利福尼亚的盖瑟斯油田（世界地热田中的老爹）约50平方英里，满负荷生产时每年产生的油当量约为500万桶（约8TWh）。产生六十倍。

图5：加利福尼亚州的间歇泉地热田：装机容量约1.5GW，年发电量约8TWh

地热的另一个缺点是地热不能被运输。必须在找到它的地方使用它，并且经常发现它离消费中心太远而无法使用。因此，安第斯山脉，堪察加半岛和印度尼西亚等地的地热资源仍未开发（尽管不是全部）。相关：公用事业生存的需求响应关键

还有一个问题是地热很难。安装太阳能电池板或陆上风力涡轮机是一个相对简单且可预测的工作，但是与石油和天然气一样，地热需要进行探索性的钻探和测试以确认资源的存在，需要进行更多的钻探和测试以确定规模和生产率，最终确定井场和电力专门针对资源量身定制的工厂（没有一种“万能”的设计）。所有这一切都需要时间和金钱，并且涉及风险，通常，如果投资者能够避免风险，就会回避风险。

然而，地热有一个优势，至少在某种程度上可以弥补其弊端-成本。人们普遍（尽管不是普遍的）一致认为，地热发电的平均成本是所有发电资源中最低的，即使不是最低的。根据地热能源协会的说法，地热的平均成本低于风能，太阳能，小水电和核能：

图6：地热能协会的平均发电成本

根据EIA的说法，在美国所有常规或可再生能源中，它的平均成本最低，而且很大一部分是：

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图7：美国环境影响评估中的平均发电成本

根据世界能源理事会的数据，地热在全球范围内的表现不及美国能源情报署所说的那样，但其成本仍然低于垃圾填埋气以外的所有成本。IRENA还将地热置于平准成本范围的低端，与陆上风能相当。只有Lazard放置地热中间包装。

尽管地热成本很低，但未来扩展的前景仍然有限。地热能协会《 2015年地热发电年度报告》预计，全球已安装的地热发电能力将从2015年1月的12.8MW增长到2020年的14.5至17.6GW，到2030年代初将达…到27-30GW。和目标。相关：页岩收购的主要目标

但是即使在全球能源需求的背景下，即使它们全部都达到了27-30GW的水平，这仍然是微不足道的电量。

地热也附加了另一个问号。真的可再生吗？如果a）地热采出率不超过热量补给率，并且b）水库水文完好无损，地热田将无限期发电，但是地热田通常由商业生产者经营，他们更关心现金流而不是寿命和寿命。因此有动力尽可能快地生产出尽可能多的东西。

大多数地热田尚未达到不可持续的生产水平，但间歇泉就是其中一个。在1980年代初和中期，产量过剩导致蒸汽产量在1987年后急剧下降。通过脱井和向水库注入废水来阻止下降，但如果运营商继续照常营业，则间歇泉油田现在将被耗尽或接近：

图8：1960-2010年在Geysers地热田生产和注入蒸汽（图12.15 inGeothermal Power Plants，第3版，“ DiPippo”）

但是，间歇泉的经验表明，地热田可以承受多年的储层管理不善，并且仍会继续开采。目前尚不确定生产将持续多长时间或维持在目前水平附近，但是还没有立即结束的迹象，到2060年，间歇泉油田的商业化生产已经有100年的历史了，我想说这符合石油工业采用的“可持续”的定义。 1987年联合国布伦特兰委员会。

（事实证明，可持续性不是永远的；它只需要足够长的时间，就可以让子孙后代找到一些替代枯竭的资源的方法。）因此，您拥有地热能–一种可靠的廉价，低碳，环保的能源可调度的可再生能源。可惜没有更多的了。

恩·梅恩斯