伯克利国家实验室开发CCS地热发电技术
美国劳伦斯伯克利国家实验室日前发布消息称，他们的一个研究小组有望发明一种新的发电技术，该技术利用二氧化碳带动地热发电。同时，这种方法还能将一部分二氧化碳永久地封存地下。目前，该技术还在设计和测试阶段，如果进展顺利，明年夏天将进行中试。
这是一种世界首创的全新发电方式。今年夏天，研究组刚从美国能源部得到了500万美元的资助。伯克利实验室的项目负责人Barry Freifeld表示，这是全世界第一个把地热加热的二氧化碳转化为电的研究项目，也是第一个能够同时减少温室气体排放又能利用地热这种清洁能源的示范项目。
据介绍，该技术把二氧化碳注入地下3000米深、125摄氏度的沉积层。在这个条件下，二氧化碳会进入超临界状态同时具有液态和气态性质。之后，高温的二氧化碳会被抽取到地面，压入涡轮机将热能转化为电能。然后，冷却的二氧化碳重新送回地下开始循环。经过一段时间的循环，一部分二氧化碳将会永久地沉积下来。系统将添加更多的二氧化碳来保持涡轮机持续运行。
目前，碳捕获和埋存（CCS）技术被认为是降低全球二氧化碳总量的主要技术之一，它能使燃烧化石燃料排放的温室气体不进入大气，减缓全球变暖。但这项技术却面临着造价昂贵的问题。而这项新技术正好能够通过发电来抵消二氧化碳地质储存的高额费用。
这项技术同时为开发干旱地区的地热能提供了方便。早在20年前，伯克利实验室和其他研究单位的科学家就从理论上提出可以用超临界二氧化碳替代水。他们的研究已经证明，超临界二氧化碳比水更适合用于从地下获得地热能。不过，在这个项目之前，还没有人进行过这样的尝试。
据Freifeld介绍，在项目的第一阶段，伯克利实验室的科学家将会使用数字模型来预测随着越来越多的二氧化碳通过，地下储气洞穴该如何完善。而由于从地下上升的过程中，二氧化碳会混合很多烃类和水，普通的涡轮机难以直接利用。因此，美国Echogen 能源系统公司将会通过建模设计出一种涡轮机可以使用这种杂质较多的二氧化碳。将这两种模型结合，科学家就能估算出最终从二氧化碳中可以得到多少能量。同时，美国得克萨斯大学奥斯汀分校的科学家将会分析整个生命周期的环境影响。
在第二阶段，研究小组将建造并测试涡轮机。如果进展顺利，他们将会进行中试，地点选在美国能源部从2009年开始资助的一个二氧化碳注入项目。这个项目中已经形成了深度达3000米的储存洞穴，被证实二氧化碳隔离效果很好。此外，这项测试需要的其他很多基础设施，如注入和生气井、管道等都已经建成。
这项技术还同时利用了传统地热能开发中的一个缺点。在传统的地热能开发中，热能在地下传输时会损失5%~10%的水。“但是我们正好需要一些二氧化碳留在地层中。”Freifeld说，“我们的方法正好利用这个损失来储存二氧化碳。”
目前科学家还无法估计这项技术能为美国实际生产多少电力。他们说，这取决于CCS工程的规模和地下高温储气洞穴的成熟度。
