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新太阳城娱乐城的岩石水力压裂技术正被应用于采地热

A-A+2014年8月22日20:54新浪湛江评论

  水力压裂技术的应用解放了海量的新天然气矿藏。现在,西雅图的新创公司Alta Rock正在开发一种可以用类似方法开采地热能源的技术,从而让这种边缘能源在美国成为不会带来碳排放的电力和热的主要来源。

  今年早些时候,在俄勒冈州的纽贝里火山附近,Alta Rock验证了这种技术的关键部分,一种类似于压裂的工艺。正如水力压裂需要把高压液体泵入地下的页岩岩层中,来释放被困在那里的天然气和石油,这种新技术可以释放储藏在地下深处的热量。与太阳能和风能不同,这些热量全天二十四小时,不论天气状况如何均可以使用。

  地热发电厂现在提供的能源仅占世界能源需求非常小的一部分——在全世界地热能源开发量最大的国家之一美国,地热电站的装机容量也仅有燃煤电站的1%。

  主要问题在于,传统的地热发电厂依赖于稀有的地质条件组合。炽热的岩石必须要伴随着大量可以方便地抽到地面上,用于推动蒸汽轮机发电的热水和水蒸气。岩层必须足够多孔,才能让水连续循环、反复加热,从而维持电站的运行。(地热泵有时被用来为家庭供暖和制冷,但这些设备不足以用来发电,因为它们是在低得多的温度下工作的。)

  虽然这样的地质建造是稀有的,但地热的储量的确是巨大的。在钻探可达的深度(10千米深)内,美国地下储藏的热可供其使用数千年。包括AltaRock在内的几家公司正试图找到获取更多地热的办法。

  基本的思路是改变岩石结构,让水可以从其中流过(研究者把这称为生成储层增强地热系统,即EGS)。这需要用正确的方法把冷水泵入岩层,促使岩石中已有的裂缝扩大,使得水可以通过。过去人们已经尝试了许多次——他们的努力可以追溯到几十年前。但是,很难得到足够多的流动热水,来证明钻一口井并建造一座发电厂的投资是值得的。

  AltaRock的解决方案借鉴了天然气开采业的一种处置办法。让公司们可以从页岩中开采到产量有利可图的天然气的关键进步之一,是沿着一口钻井在多个点压裂岩石的能力,这样减少了需要开掘的钻井数量。他们的办法是临时封堵住钻井的某一部分,以便在这一段进行水力压裂,然后再移动到另一个部分。

  人们早就知道用同样的方法可以增加地热井的热水产量。但是水力压裂时堵塞钻井的技术是不能使用的。地热井一般要热得多,而且它们得被设计成能容纳更大的水流量才行。新太阳城娱乐城推荐福布斯娱乐城5506.com注册就送888RMB

  AltaRock实质上是发明了一种新的阻塞钻井的工具。在纽贝里火山附近的地热井,AltaRock证明利用一种特殊的高分子聚合物来临时阻塞地热井是可行的。这种物质在注入热岩层一段时间后会降解,让该公司可以移动到地热井的另一部分。利用这种技术,Altarock在一口井的三个不同区域进行了压裂操作。在未来的商业化项目中,每口地热井可以在7处或更多的位置压裂,这能“大幅度地降低成本”,AltaRock的总裁兼首席技术官苏珊·佩蒂(Susan Petty)说。她说这种技术是让EGS有能力与煤竞争的关键。

  不过,虽然AltaRock的技术是一个关键的进步,但地热能源依然处于初级阶段。“AltaRock的技术是很重要,但它只解决了一部分问题,”康奈尔大学可持续能源系统教授杰斐逊·特斯特(Jefferson Tester)说。他说仍存在几个工程上的难题,而要解决这些问题需要持续的资金支持,不仅要支持AltaRock正在进行的项目,也要支持几个其他的项目。他说现在需要的是数量足够多的示范项目,来向业界证明地热发电站是明智的投资选择。他估计,地热能还需要用几十年的时间,才能占到美国总发电量的10%。

  佩蒂说,纽贝里的地热电站在2016年就可以开始发电了,不过还有很多工作要做。AltaRock的下一步是在附近钻另一口井,这口井将会横贯该公司用其压裂技术制造出的多孔岩层。工程师会把水泵入第一口井,让水在井内穿过岩石循环流动并被加热。然后把水从第二口井中抽出来,用于在发电厂中产生蒸气。

  在过去的EGS项目中,这个阶段也出现过多个问题。有时水从一口井流到另一口井的速度太快了,因此还不够热。还有些时候,水会消失在岩石的不明裂缝中,一去不复返。为了解决这些问题,AltaRock正在开发监测水的流动情况的新技术。

  AltaRock也在于通用电气合作改进利用热水发电的方法。包括改善从热水到驱动涡轮机的工作流体的热传递。该方法可以进一步提高地热电站的输出功率。

  传统上,机器人的设计目的是和人分开工作。现在,情况正在发生改变。机器人已经开始在人旁边工作,它们可以在医院传药,还可以组装复杂的机械装置。新的有腿机器人可以和士兵一起穿过危险地带,在出事的核电站完成营救任务。

  但是,在很大程度上机器人仍需要付出昂贵的成本才能学会人类自己的工作模式,并在人类环境中工作。

  研究人员正开始了解如何让机器人可以和谐而安全地进入人类空间。一种方法是让机器人有更多的类人物理性能。一个人类大小的机器人有腿,有手臂,也有手,可以走我们走的路,通过我们平时使用的门,使用我们的工具。这样,我们就没必要花费巨大的力气改变环境了。

  当然,机器人不需要完全按照人类的方式工作。

  伦巴真空吸尘机器人(Roomba vacuum cleaner)看起来只是在房间里随机来回移动,而我们会用更有条理,效率也更高的方法打扫房间。不过,伦巴和我们不同,它只有一件事要做,也不会觉得厌倦或急躁。在设计机器人的物理性能时,我们必须仔细地考虑它工作的环境,还要记住机器人不一定要按照人类的方式工作。

  当我们设计和人一起工作的机器人时,同样的道理仍然适用。为机器人重新设计我们的工作方法,与重新设计我们的物理世界一样不切实际。我们建造出的机器人对合作工人和附近工人的打扰必须降到最低。

  这就需要机器人有心智模型(Mental Model)。心智模型控制着我们的行为。机器人可以像人类一样获得心智:通过沟通、经验和实践。我们不要求机器人在决策、沟通和感知上有和人类一样的能力。我的研究团队通过研究高效的人类工作方法后,正在设计有计划、感知和沟通能力并适合环境的机器人。

  例如,我们的组装线机器人可以在观察人类工人后就知道该在何时取回正确的工具,而不需要进行询问。这样的机器人可以紧密地和人类融合,还能降低开发新系统所需的费用。就这样,它很快就能应用在人机合作团队里,扩展人类的能力。

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