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关于地热能你应该知道的5件事

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关于地热能你应该知道的5件事

2021年6月23日

地热于1904年首次在意大利使用,近年来一直是一种持续不断扩大的能源。根据国际可再生能源署(IRENA)的数据,全球地热能已从2010年的10GW左右稳步增长到2020年的15GW左右。到2030年的预测显示,这一装机容量几乎翻了一番。那么,什么是地热能,它是如何工作的,为什么它对我们很重要?

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1.简单地说,什么是地热能,地热的用途是什么?

地热能是来自地下的热量。它包含在地壳下面的岩石和流体中,可以在地球热熔岩岩浆的深处或浅层找到。为了利用地热能发电,人们在地下水库中钻了一英里深(平均)的井,以获取蒸汽和热水,然后这些蒸汽和热水可以用来驱动与发电机相连的涡轮机,从而产生电力和热源。

例如,在欧洲,地热能被用于集中供热解决方案,供法国或德国的人们使用。它在荷兰也被用来加热巨型温室(比如出口到欧洲各地的郁金香和西红柿),目的是抵消俄罗斯进口天然气的使用。在世界各地的其他应用中,根据井内水或蒸汽的温度,它可以用于可再生能源发电。

为了发电,地热流体可以直接用于蒸汽轮机中,其中产出的流体处于过热蒸汽状态,可以直接输送到汽轮机中,也可以是在高压和高温下蒸发后输送到汽轮机中的液体。

然而,如果流体温度较低,无法使用蒸汽轮机,则有机朗肯循环)可用于发电。因为过热蒸汽并不常见,而且低温地热资源也很丰富,所以兽人可以在世界上更多的地方使用地热发电。在这种情况下,地热流体在二元循环中开采,将其热量转移到工作流体(通常是轻烃),然后在涡轮膨胀机中膨胀以发电。地热流体然后再注入地下,与大气没有接触,零泄漏解决方案.

与其他可再生能源相比,它的显著优势在于它一直在使用。不管是阴天还是刮风。一旦在线,它就保持在线。作为一种清洁无排放的能源,它可以用于任何需要电力的应用。

2.地热能的这些应用并不新鲜:为什么现在又重新引起人们的兴趣?

多种因素共同促成了最近对地热能的吸收。

从全世界的角度来看,地热能的新兴趣始于2015年的《巴黎气候协定》,许多国家承诺在2050年之前采取减少碳排放、增加使用可再生能源和减少排放的举措。

这意味着各国政府将增加资金,支持开发地热能等举措,直接影响到新项目和技术开发。

从那时起,石油和天然气行业,即钻这类井、泵送和运输“燃料源”的现任专家,一直致力于帮助降低项目风险,并最终使地热更经济、风险更低。

地热应用生命周期中最大的挑战是高昂的前期资本成本。对于一个地热项目的进行,运营商实际上是支付30年的能源开始。与能源输出相比,其余的运营成本相对较低。自从《巴黎气候协定》以来,随着人们对这一问题的重新关注,开发了许多新技术,从而降低了成本。

因此,政府举措、对绿色能源的社会支持以及油田服务公司开发的适应技术(首先是页岩勘探,更具体地说是地热)的结合,有助于缓解其中一些高昂的前期成本,使其成为一种可行的能源,并有可能在地方一级取代化石燃料的使用。然而,由于大量投资,进入壁垒仍然很高。

必须指出的是,有大量的互补技术和技能正在从石油和天然气转移到地热领域。尽管不是什么新鲜事,但随着过去20年大宗商品价格的波动,地热一直在与碳氢化合物“竞争”,这种竞争类似于兄弟姐妹之间的竞争。自《巴黎协定》签署以来,由于需要更可持续的地方能源安全/自力更生,欧洲各国政府目前正在积极推动地热项目的发展。

在其他地区,例如亚太地区的“火环”,或非洲,新兴经济体可能仍在使用动物粪便或木材取暖,地热能提供了一种昂贵但极具竞争力的全天候解决方案。在这种情况下,它可以与碳氢化合物竞争,因为当地的石油和天然气基础设施在该地区往往不存在或不发达。

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3.是否有其他因素可能降低收养障碍?

地质情况因资源而异,有时意味着钻井的流量或生产率可能低于预期,以满足项目的经济性。

在这篇文章中,我们关注于传统的地热能:在这里钻井,在储层中有足够的压力和足够的水来生产流体。它要么是液体,要么是蒸汽,要么是想变成蒸汽的液体,我们把它保持在压力下,使它保持在单相,有时对于低焓或低温度的系统。如果压力和温度足够高,就像在亚太地区一样,只产生非常热的蒸汽并按原样使用更有意义。欧洲就是一个例子,在那里我们可以得到高于沸点的温度,并保持在一个单一的阶段。如果已有井筒,项目成本将大大降低,经济上可行。

地热工程的建井成本占工程总成本的40%至50%,钻井是其中的主要部分。

因此,运营商正在寻找解决方案,以加快钻井速度,提高ROP(钻速),并尽量减少干孔的风险。在欧洲,一些国家的政府正在向运营商提供保险,以防钻干洞,进而鼓励勘探以促进地热的增长。

4.地热是如何从自然火山地区转移到其他地方的,这对未来的发展机会意味着什么?

传统的地热活动和开发市场一直围绕着“火环”展开:即整个太平洋沿岸地区,在亚洲,从加利福尼亚海岸一直延伸到智利;与火山活动同义的地区。

除了在自然火山地区的传统项目外,由于技术和项目经济的变化,人们对地热的兴趣重新燃起,还有令人兴奋的新形式。一个是增强型地热系统(EGS)和高级地热系统(AGS)。

市场的增长将来自传统的,但也包括EGS、AGS、井下热交换器等。然而,到今天为止,EGS/AGS领域的项目更多的是实验性的,而不是盈利的。然而,根据市场和技术预测,到2050年,EGS和AGS将占新项目的40%。

欧洲市场是如此迷人和充满活力的一个例子。荷兰可能没有火山,但根据荷兰政府为未来十年制定的公开地热总体规划,地热发电的增长率几乎是指数级的;利用低温地热系统——应用温度在90到110摄氏度之间。这种可再生的无排放热能被用来为温室提供能源,并开始在德国、瑞士、法国和丹麦等地出现,因为钻这种井现在变得成本相当。

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5.油气行业的技能和技术能否转移到地热应用领域?

贝克休斯(Baker Hughes)等专门从事油气勘探、运输和加工的能源技亚博竞彩App术公司在引领“地热大勘探”方面处于独特地位。技术和专业知识,以及与专业机构(如SPE公司,地热上升,和国际地热协会他们扮演着关键的角色。

从石油和天然气到地热的技能部署非常适用,包括类似领域的专业知识,例如地质学和机械工程,以及数据科学。随着优先次序的改变,如何最好地利用行业人才来获得这个机会正在考虑之中。

地热对石油和天然气应用提出了非常相似的挑战,但参数设置不同。例如,当商品是水而不是油时,水是很热的,而且也有压力;石油天然气行业自然要考虑安全问题,HSE是第一要务;腐蚀缓解和管理也是当今碳氢化合物设备制造、维护和材料科学的关键组成部分,与地热有关。

为了使地热井钻探活动在长期内更具成本效益,随着市场的发展,需要采用“工厂”钻井方法,类似于过去10年从页岩勘探中吸取的经验教训。具有全球影响力的油田服务公司目前能够在地热市场拓展中支持和竞争,例如在美洲和亚洲的某些应用,而其他较小的钻井承包商可能为欧洲、土耳其等地的低温/大口径井提供利基服务。

亚博竞彩App贝克休斯公司作为一家能源技术公司,以其广阔的投资组合为地热市场带来了独特的价值主张,使其能够获得油田服务领域的技术和专业知识,以及旋转设备和数字解决方案。从水库地下和可行性分析,到油井建设,再到地热发电(热电)涡轮技术的应用,这意味着储层模拟和涡轮机结构之间建立了直接联系,从而缩短了涡轮机的交付周期,并通过井和涡轮机设计的总体优化降低了项目成本。地热能源市场是一个动态的、不断发展的市场,贝克休斯公司在这一领域进行着竞争和创新。

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