根据普林斯顿大学的最新研究，增强型地热系统（EGS）——这种曾经被忽视的技术——通过利用地球的热量发电，到 2050 年可能为美国提供高达 20% 的电力。该研究发表在《焦耳》杂志上，认为随着增强型地热系统（EGS）的部署成本下降，可能会成为仅次于风能和太阳能的第三大重要的清洁能源技术。
分析表明，如果该技术能够在基线或低于预期的成本下实施，到 2050 年可能会部署超过 250 吉瓦的增强型地热。相比之下，今天的电网总容量约为 1200 吉瓦。如果实施更雄心勃勃的联邦政策，例如 2050 年实现净零排放的政策，即使对于增强型地热最昂贵的成本估计，到 2050 年也可能实现超过 500 吉瓦的部署，包括在密西西比河以东的地区，这些地区历史上被认为是地热资源质量较低的地区。
“假设《通货膨胀削减法案》对清洁稳定电力的支持仍然存在，我们发现增强型地热很有可能成为美国各地电力生产的一个非常大的比例，”第一作者威尔逊·里克斯说，他是能源与环境安德林格中心的博士后研究员。“规划者和政策制定者应该认真对待这项技术。”
增强型地热是如何工作的？
增强型地热涉及深入地下钻探，穿过坚硬、炽热且不透水的岩石，形成一个地下储层。然后，通过一个井将冷却的流体泵入储层，并从另一个井中提取出热水。热水被用来驱动涡轮机发电。与仅限于拥有自然超热储层的地区的传统地热能（例如加利福尼亚的盖瑟斯）相比，增强型地热可以在任何有足够接近地表的炽热岩石的地方部署。
尽管潜力巨大，但增强型地热在大多数能源系统模型中都被忽视了，部分原因是美国第一个商业试点项目仅在几年前才上线。同时，系统的成本估计既取决于钻探技术的价格，也取决于岩石的深度和温度，这使得它比其他技术更复杂，难以建模。
“与太阳能不同，我们不能仅仅查看卫星图像来确定最佳可能的地点，”里克斯说。“我们需要让人员真正深入地下，确认温度和地质是否合适。”
增强型地热商业化的途径
据里克斯说，与先进核能和碳捕获等可能同样提供全天候清洁能源的技术相比，增强型地热可能更容易在能源市场中占据一席之地。这是因为该技术可以利用高质量的地热资源来启动最初的几个项目。对于所有新技术来说，第一座同类工厂几乎总是昂贵的，但随着时间的推移，随着公司通过一种被称为学习曲线的现象获得更多技能和经验，建造更多工厂的成本通常会下降。
同时，增强型地热对炽热岩石的依赖产生了一种资源曲线：在那些岩石接近地表的地方（如美国西部大部分地区）部署更便宜，而在密西西比河以东的地区，炽热岩石在地下更深处，部署成本更高。
因此，在靠近最佳热能资源的地方选址第一座同类工厂，可以帮助抵消较高的初始建设价格，使 EGS 能够在类似技术之前获得早期立足点，从而为在全国范围内的商业化起飞铺平道路。即使今天的政策被废除，研究人员发现增强型地热在西部美国可能仍然会找到一个大市场。然而，他们指出，持续的联邦支持对于使该技术在全国范围内变得重要可能是至关重要的。
“技术在其最昂贵且正在争夺初始市场接受度的学习曲线的早期阶段，政府支持的影响最大，”研究负责人杰西·詹金斯说，他是机械和航空航天工程副教授以及能源与环境安德林格中心的成员。“持续的联邦支持对于实现 EGS 和其他新兴技术的大规模商业化至关重要。”
虽然研究人员指出，他们对 EGS 技术学习率的假设可能与现实世界的数据有所不同，但他们表示，他们的论文是迄今为止对 EGS 最具实证基础和稳健的成本分析。他们还表示，随着研究人员对 EGS 技术成本的更好了解以及对全国地下岩石温度的更精确理解，他们的工作将得到改进。“长期以来，这一直是模型、模拟和理论，”里克斯说。“现在，地面上真的有蒸汽冒出来，试点规模的项目已经在运行，希望很快会有 100 兆瓦的项目上线。我们现在比几年前有更多的关于这项技术的信息，我们利用这些信息表明，EGS 有可能在未来能源系统中成为一个重要的参与者。”
资料来源：
威尔逊·里克斯等人，《通过经验驱动的成本降低实现增强型地热发电的全国规模采用的途径》，《焦耳》（2025 年）。DOI：10.1016/j.joule.2025.101971
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