全球 99% 的地区温度超过 1000 摄氏度。热量是来自地球起源和放射性物质分解的余热。它可以转化为可再生、不含CO 2且稳定的能源。我们走得越深，得到的就越多。挪威的研究人员和技术人员正在争夺成功。

如果我们设法仅提取存在的地热的一小部分，就足以为整个地球提供能量。SINTEF 研究员 Hieu Nguyen Hoang 说，能源是清洁安全的。

今天使用地热作为能源系统重要组成部分的国家之一是冰岛。由于其火山活动，这里的条件非常适合提取地热。冰岛是世界上地热能发电量最大的国家。

但科学家和技术专家认为，世界其他地区的潜力也很大。最大的潜力是，如果我们成功地提取出尽可能靠近液态地幔的地热。

- 每向内向地核移动一公里，温度就会升高。SINTEF 的研究人员和项目经理说，在核心的最内部，温度达到 5,000 摄氏度。现在，他们离燃烧的目标又近了一步。

SINTEF 研究员 Hieu Nguyen Hoang 在冰岛的地热井上工作。照片：SINTEF

从石油行业获得经验

他和来自多个国家的研究人员以及挪威 Equinor 一起开发了能够承受极端高温的井技术，以便我们可以在陆地上从中受益。该项目称为 HotCase。

- 从深处获取热量的先决条件是水库本身的水可以流入井中并上升到地表。Equinor 的 Sturla Sæther 解释说，这就是为什么我们在相对多孔的地层中工作，这些地层有足够的天然裂缝让水在地层中移动。

在该项目中，目标是创造一种既能承受高温又能承受多孔地质构造的井设计——因此可以移动。研究团队对此很清楚。从石油工业到地热工业的技术转移是成功的重要先决条件。

- 如果这种结构不能承受恶劣的环境，则可能会发生以下几种情况：设备会腐蚀，可能会暴露在氢驱动过程中，这会腐蚀钢材并削弱外壳的强度。在最坏的情况下，整个井可能会坍塌。

- 冰岛 IDDP 2（冰岛深钻项目 - 2）井用于收集数据，这些数据构成了 Hot Case 中重要计算的基础，Sturla Sæther 说，他也是冰岛 IDDP-2 项目的核心。在这里，我们的目标是更多地了解深层和极热地热储层的生产力。

• 另请阅读有关地热能的案例：使发展中国家的可再生能源成为可能

但是 HotCase 也可以帮助我们将 CO 2安全储存在底土中，即所谓的 CCS（碳捕获和储存）：

- 这样的存储要求将来也完全密封水库。什么都不能泄漏。因此，当世界真正开始使用 CCS 时，在 HotCase 中创建的知识将非常重要。SINTEF 研究员 Hoang 说，我们知道这对于实现气候目标是绝对必要的。

事实：

冰岛的地热能 约占世界地热能源发电量的 5.8%。[1] 由于冰岛火山活动频繁 ，地热能 主要用于 电力生产和 区域供暖。 2006年，6座 地热发电厂占全国发电量的26.5%，其余来自 水电 （73.4%）和 化石燃料 （0.1%）。此外，该国建筑物中 45% 的供暖需求由地热供热。[2] 2012年电力总装机容量665.0兆瓦[1] 冰岛是世界上地热能发电量最大的国家。[2]

2004年一次地热能源消费量为79.7 拍焦耳 （PJ），占全国一次能源消费总量的53.4% 。水电的相应份额为 17.2%， 石油为 26.3%，煤炭为 3%。[3] 在 2006 年使用的地热能中，54% 用于空间供暖，28% 用于发电。其余的用于养鱼、融雪、游泳池、温室和工业。[4]

资料来源：维基百科

高投资 - 巨大潜力

就勘探、测绘和钻井而言，提取地热的成本很高。然而，如果成功，地热发电可以成为太阳能和风能的有利可图的替代方案。

如果我们成功钻探到含有所谓超临界水的储层，地热能的成本甚至可以更低。而这正是 IDDP 项目的目标。这种水处于非常热且处于高压状态的水，因此它会以过热蒸汽的形式浮出水面。这正是我们的目标：

- 超临界水含有大量能量，远比传统地热能更多，在传统地热中，它是水和蒸汽的混合物，到达地表。Sæther 说，在如此深的储层中，液体含有如此多的能量，人们可以预期其产生的电力是传统地热井的 5 到 10 倍。

Equinor 中的 Sturla Sæther。该公司在石油和天然气储层绘图方面拥有丰富的经验。来自这里的专业知识也可用于本项目中的地热储层。照片：Equinor。

技术处于可能的边缘

提取在真正深层地质构造中发现的热量需要技术使井持续更长时间而不被破坏。到目前为止，没有人成功开发。

冰岛人之前也曾尝试过，但没有成功。因此，毫不夸张地说，HotCaSe 是一个在技术上可行的项目。地球内部的条件本身就是一些东西：

一件事是 5-600 摄氏度的无情温度。但是这里也有一种叫做超临界水的东西：当温度计通过374度的临界点，压力增加到表面气压的218倍时，水就变成了所谓的超临界水。

这种水是一种物理形式，从液体流到井中时变成气体。在超临界相中，液体在某些化学条件下可能具有很强的腐蚀性。这使得操作要求更高。

“稍微简化一下，外壳可以被描述为世界上最大、最坚固的热水瓶的外壁，它也将建在地下，”SINTEF 研究人员说。

- 地热井的设计必须能够应对极端条件。用于地热井外壁的材料必须具有非常特殊的特性，而且井的建造方式必须使其使用寿命至少为 20 年才能盈利。Hoang 在 SINTEF 中解释说，它还必须能够承受无法预见的事件，这些事件可能导致热库中的温度在更短的时间内上升。

全井坍塌的危险

地热井的一个非常中心的部分是所谓的套管系统。这些是井的“外壁”，通常由钢套管和水泥组成。墙壁旨在保护井本身。

“稍微简化一下，外壳可以被描述为世界上最大、最坚固的热水瓶的外壁，它也将建在地下，”SINTEF 研究人员说。

套管的设计必须使井在地质地层中保持稳定。它还必须保护被送下的设备，例如传感器和钻井设备本身。

- 如果这种结构不能承受恶劣的环境，则可能会发生以下几种情况：设备会腐蚀，可能会暴露在氢驱动过程中，这会腐蚀钢材并削弱外壳的强度。Hoang 解释说，在最坏的情况下，整口井可能会倒塌。

因此，要使用的材料必须具有非常特殊的特性，并且必须设计和建造井以使其具有至少 20 年的使用寿命才能盈利。它还必须能够承受可能导致短期极端温度的不可预见事件。

能承受小“地震”的井建

经过近四年的研讨会、各种技术概念和材料测试，该团队相信他们已经准备好了解决方案：井施工的灵活性。它是通过石油行业的技术转让而创建的，并由项目合作伙伴 ISOR 开发。

高温意味着井结构暴露在高电压下。如果在我们启动井时套管不能移动，它可能会产生重大后果，我们从其他因地质压力而倒塌的地热井中知道。

- 因此，我们现在将建造一个灵活的井，允许大量移动。Hieu Nguyen Hoang 说，它减少了施工中的张力，因此我们希望避免倒塌。

重要数据基础作为基础

该项目的一个重要部分是开发分析工具 Casinteg。这是一个计算机程序，其中包含从材料到化学反应的所有信息 - 以及冰岛 IDDP 2 井的工作经验。

- 该工具让我们更好地了解发生在地球深处的物理现象。但它也为我们提供了重要信息，使我们可以选择合适的套管和水泥材料，以应对灵活的施工。所有这些都首先进行模拟，然后根据实际条件和操作参数进行检查。Equinor 的 Sturla Sæther 说，因此，该团队可以很好地防止未来的井倒塌。

HotCase 为下一代地热能铺平道路

早在2017年，冰岛的地热井IDDP-2就已经完工。它是由挪威 Equinor 和冰岛合作伙伴钻探的。井深达4650米。钻井后测得井内温度为427 ，估计井周围储层温度将超过500摄氏度。

这使该井成为世界上第一个达到超临界条件的井之一。不幸的是，套管系统很快就损坏了。因此，无法测量井中的条件，也无法进行计划的操作测试。

但参与 HotCaSe 的项目合作伙伴 Reykjavik Energy 并没有放弃：他们现在计划在几年内钻下一口井：IDDP3。

前两口井 IDDP1 和 2 的经验表明，最大的障碍是套管。现在研究团队希望HotCaSe开发的技术和计算工具能够缩小技术差距，使下一个项目取得成功。在这里 Casinteg 将发挥重要作用：

- Sturla Sæther 说，该工具是 Equinor 和所有使用地热能的人最重要的项目成果之一。Casinteg 可以快速计算地热井管道套管上的热力和机械力。他补充说，该工具还对结构本身或设计可以承受的能力设置了内置限制，以便井避免损坏。

离 CO2封存又近了一步

现在这个项目的技术将在一个新项目中继续使用；IntoWell，它正在启动。该项目由 Equinor 和研究委员会共同资助，其目标是开发坚固、安全且具有成本效益的井，用于将 CO 2储存在底土中。

这将确保可以在可预见的未来大规模进行CO 2捕获。因此，当世界真正开始使用 CCS 时，在该项目中创建的知识将非常重要。

在这种情况下，Casinteg 将用于评估不同的 CO 2储存井概念。希望CO 2的大规模封存将使Langskip的CO 2捕集项目更接近一大步。它将有助于降低全球 向大气中的 CO 2排放，并有助于应对不可逆转的气候变化。

事实：

冰岛的地热能 约占世界地热能源发电量的 5.8%。[1] 由于冰岛火山活动频繁 ，地热能 主要用于 电力生产和 区域供暖。 2006年，6座 地热发电厂占全国发电量的26.5%，其余来自 水电 （73.4%）和 化石燃料 （0.1%）。此外，该国建筑物中 45% 的供暖需求由地热供热。[2] 2012年电力总装机容量665.0兆瓦[1] 冰岛是世界上地热能发电量最大的国家。[2]

2004年一次地热能源消费量为79.7 拍焦耳 （PJ），占全国一次能源消费总量的53.4% 。水电的相应份额为 17.2%， 石油为 26.3%，煤炭为 3%。[3] 在 2006 年使用的地热能中，54% 用于空间供暖，28% 用于发电。其余的用于养鱼、融雪、游泳池、温室和工业。[4]

资料来源：维基百科