

去年10月,在俄勒冈州中部风景区国家森林,一支由科学家和工程师组成的团队开始向著名的纽伯里火山火山口附近地下注入1100万加仑的水。西北地区的天气大部分时间凉爽,气温约为50华氏度,与工程师每分钟驾驶375加仑、每分钟10000英尺的水温大致相同。在那里,在地壳深处,温度超过600华氏度。这就是工程师们正在努力的目标:如果一切按计划进行,一家名为AltaRock Energy的公司将从地下抽取过热的水,并用它来驱动涡轮机,为该地区提供可再生能源。
在接下来的两个月里,随着天气开始变化,工程师们将继续注水。雪开始堆积在树干和工程师的设备上,最终迫使他们降低了工作地点。与此同时,团队一直在倾听来自地下的隆隆声。水以每平方英寸2400磅的压力挤压着地层深处的断层,这种压力比鳄鱼的咬合力还要大,扩张着岩石中天然的裂缝,直到地下形成一个水下隧道网络。不久之后,团队就探测到了第一次地震,然后在他们实验的过程中,又探测到了219次地震。
* * *
这个过程被称为“增强型地热工程”,或EGS,顾名思义,这是一种特殊的地热工程形式,它依靠人造地层裂缝来生产清洁能源。在传统的地热工程中,你需要从地下天然存在的水热储层中提取水和蒸汽。但天然的水热储层并不多,主要分布在美国西部或火环上的其他大陆,那里有火山和其他地质热点。这限制了传统地热工程项目的规模和数量。根据美国国家资源防御委员会的数据,2010年,传统地热发电约3000兆瓦,听起来令人印象深刻,但与美国生产的总能源量相比,仅占约半个百分点。
通过EGS,你可以通过向地层深处的炽热岩石中注入水来创造自己的人工地热储层,从而产生新的裂缝或加深现有的裂缝。结果是:一个人造的地下沸腾锅,可以用来生产绿色能源。如果能够复制,AltaRock相信这个过程几乎可以在任何地方复制,它有可能产生高达10%的美国能源。

但这项技术并不便宜。纽伯里项目预计耗资约4400万美元,而传统地热项目通常耗资500万至2000万美元。从长远来看,更令人担忧的可能是未知的环境影响。EGS相对较新,未经充分测试。而从附近本德市居民的角度来看,“200多次地震”这句话并不能让人感到安心。
* * *
苏珊·佩蒂于2007年创立了AltaRock Energy。她毕业于普林斯顿大学和夏威夷大学,曾从事地热工程项目,佩蒂认为地热提取技术已经足够先进,可以尝试一些不同的东西:“最大的问题是我们无法在井中制造多个区域来刺激(地热)……我说,‘嗯,我想我在这方面有一些想法。’”在拥有科学家和工程师团队(以及私营和公共资金)的支持下,佩蒂试图在旧金山以北的地热热点区域——“盖瑟斯”——建造一个增强型地热能源项目。一切似乎都很顺利。奥巴马政府甚至将AltaRock定位为美国能源独立的典范——一家致力于更光明、更绿色未来的美国初创公司。
AltaRock的时机实在不妙。2006年12月,瑞士巴塞尔的一个增强型地热项目附近开始发生地震。马库斯·奥·哈林,一位曾是地质学家和石油商人,并创办了地热发电公司Geopower Basel的创始人,试图关闭该项目,但为时已晚。地震在该地区持续了一年,造成了近900万美元的损失。哈林因造成的损害面临刑事指控,可能面临长达五年的监禁,因为检察官认为他淡化了风险(他后来被无罪释放)。他曾引述说,当地居民知道风险,而地震是“对所有相关人员的一次学习过程”。
地震发生后,《纽约时报》刊登了一篇关于AltaRock在北加州项目的文章,称:
在AltaRock必须提交的一份关于地震影响的报告中,该公司未能提及巴塞尔项目因其引发的地震而关闭。AltaRock声称不确定该项目是否引发了地震,尽管瑞士政府的地震学家和巴塞尔项目的官员都同意确实如此。AltaRock也没有提及巴塞尔项目在关闭后数月内继续发生的数千次小型诱发地震。
不久之后,AltaRock被描绘成坏人——一个试图破坏周边地区的超级反派。能源部和土地管理局下令对“盖瑟斯”项目进行新的安全审查。最终,该项目仍然获得批准,但由于技术问题的困扰,奥巴马的美国能源独立典范决定北上,前往俄勒冈州。
* * *
纽伯里项目是迄今为止最雄心勃勃的EGS项目之一:预计在两年后建成时,将产生10兆瓦或更多的能源,足以通过H2O为数千户家庭供电。
佩蒂的系统工作原理如下:在钻入地下深处后,工程师将水注入现有的地层裂缝。工程师还与水一起注入一种可生物降解的聚合物。随着水的注入,它会扩大这些裂缝,而聚合物在注入的同时会堵塞水的出口,将水推向更深的地层。最终,在足够的热量下,聚合物会降解,让水进入其他裂缝。第二个泵(纽伯里项目尚未建造)会抽出加热的水,并将其通过涡轮机,然后将其转化为电力,输送到任何地方。这是一个封闭的循环系统:1100万加仑的水被注入裂缝,水被加热,然后通过涡轮机,在被抽回裂缝之前。
这个过程被称为“水力压裂”,如果你对能源采集有所了解,你会发现它听起来与水力压裂(或“fracking”)惊人地相似。水力压裂是一种有争议的做法,将化学混合物和水注入地下,以压裂岩石并释放石油或天然气。AltaRock同时承认这些相似之处,但又与之保持距离。(佩蒂坚持认为她的技术不使用化学物质或足以破坏岩石和污染周边地区的压力。)
AltaRock开始着手该项目不久,该公司就通过一篇题为“澄清近期头条新闻”的帖子,驳斥了一些媒体报道,其中包括“能源公司计划压裂火山”和“扰动沉睡的火山以获取‘清洁’能源安全吗?”
正如许多媒体的典型做法一样,这些标题旨在引起轰动并吸引你的注意力。如果你阅读或收听这些报道,你会发现作者没有任何证据支持我们的项目不安全的任何说法。
其中一些说法,例如火山将因项目而喷发的说法,并没有多少科学依据。(尽管美国地质调查局称,该火山曾在数千年前经历过数十次喷发,“肯定会再次喷发”)。正如AltaRock很快指出的那样,它不是直接注入火山,而是在其附近。但地震的联系足以让政府下令对该项目进行研究和风险评估。独立的U.S.S.公司发布了其裁决:任何风险都很低,“诱发地震的影响将更多的是一种烦扰,而不是对绝大多数当地居民的危害,因为事件的规模很小,而且距离人口中心很远。”
AltaRock的研发高级副总裁Trenton Cladouhos负责纽伯里项目的地质方面。他表示,测试期间探测到的最大地震(“那只是一次”)是2.4级地震。其余大部分都低于1级。这可以被归类为“有感”地震,但佩蒂表示,这种测量值仅表示地下深处的地震规模,那里有地层覆盖,公众几乎感觉不到。尽管如此,AltaRock还是制定了一个应急计划,以应对有感地震,包括关闭整个系统。
* * *
这个过程能否保证100%安全?佩蒂说:“任何地热情况都没有绝对的保证”,但她坚持认为,安全风险非常低,与其说是严重的威胁,不如说更像是一个四舍五入的误差。至于巴塞尔事件,她说那是另一回事:“他们所做的更像石油和天然气。”她说,巴塞尔项目的注水压力比AltaRock的要高。

美国地质调查局的科学家大卫·奥本海默说:“在增强型地热工程系统方面,没有太多可以参考的案例。”但他认为这个过程可能被“误读”了,比实际情况更危险。毕竟,不仅仅是增强型地热工程项目与地震有关。在“盖瑟斯”地区,美国地质调查局自1975年以来一直在监测地震,而所有这些地震都是由人为引起的。这些地震自20世纪60年代以来一直在震动地球,包括最大的地震,震级接近4.5级。
* * *
除非发生另一次巴塞尔事件,否则像佩蒂这样的EGS项目在未来几年可能会蓬勃发展。AltaRock肩负着巨大的责任来实现这一目标。目前还没有商业级别的EGS工厂。如果AltaRock的实验成功,这种情况可能会改变。
尽管如此,将AltaRock——以及EGS整体——视为像风能或太阳能一样的可再生能源仍然很困难。在很多方面,它听起来更像核能,一种风险和危害很小但可接受的能源,但由于需求巨大而被实施。或者,它也可能完全是其他东西。