來自地幔層的能源潛力
地球的地幔層中蘊藏著豐富的能力，可以說是取之不竭。據(jù)美國科學家估計，在美國本土以下的地幔層中所儲存的能量可以滿足美國至少10%的能源需求。但人們對于地幔層能源利用安全性問題以及對開發(fā)成本的關切使地熱能發(fā)展遇到了不少阻力。如今，美國研究人員向外界宣布了他們開采地熱能的計劃：他們準備利用納米技術提高地熱電廠的效率，開采溫度較低的地熱能儲備。
美國總統(tǒng)奧巴馬將地熱能開采納入到了美國可再生能源計劃發(fā)展之中，稱其是讓美國“戒掉”化石燃料這個壞習慣以及減少溫室氣體排放的重要力量。七月中旬，美國土地管理局在美國西南部向外界拍賣了將近1000平方公里的公共土地地熱開采權。他們希望這一地區(qū)到2015年之前能增加111個新的地熱電廠。
傳統(tǒng)地熱發(fā)電廠存在隱患
截止目前，美國傳統(tǒng)的地熱電廠僅能滿足全國0.5%的能源需求。傳統(tǒng)地熱電廠的地熱能大都來自地表以下數(shù)千英里的巖槳，經(jīng)其加熱的溫泉水溫可高達105至370℃。當來自外地幔的巖漿上升至離地表50公里時，侵入地殼，加熱溫泉以及巖石。在大部分地熱電廠內(nèi)，當水被從地熱井中抽出之后，由于壓力較大，會氣化成水蒸氣，從而推動電廠的發(fā)電渦輪機發(fā)電。
不過科學家表示，采用這種方法發(fā)電有引發(fā)地震的可能，特別是當人類為了獲得足夠的熱能及水蒸氣破壞斷層周圍的熱基巖并注入冷水時，這種可能性更大。人們將這種傳統(tǒng)攝取地熱的方法稱為“刺激法”。2006年，瑞士政府曾因該方法引發(fā)了該國北部城市巴塞爾的一系列強烈震動而不得不叫停了一個地熱電廠。而美國加利福尼亞的一家名為AltaRock Energy的能源公司也因《紐約時報》上一篇對其地熱開采安全性質疑的文章而暫時擱置了公司在美國聞名世界的大間歇噴泉地區(qū)的工程。
納米技術實現(xiàn)低溫地熱資源利用
低溫溫泉不會有傳統(tǒng)地熱能電廠在利用高溫溫泉時所遇到的一系列問題，因為首先，低溫溫泉水溫較低，通常低于100℃，而且它離地表更近，離地心更遠。其次，由于離地表較近，低溫溫泉鉆井不會破壞地球的斷層，而斷層是典型的大地震頻發(fā)的區(qū)域。再次，低溫溫泉不是直接利用熱水發(fā)電。在利用低溫溫泉發(fā)電廠內(nèi)，熱水與熱交換器相連，加熱一些特殊的液體，如烷烴（烷烴是甲烷之類的飽和烴）或者全氟化碳。這些液體沸點較低，因此比較容易氣化來產(chǎn)生推動渦輪機發(fā)電所需的動力。不幸的是，盡管這些氣體沸點較低，但同時他們釋放的能量也相對水蒸氣要少，因此整個過程的效率會更低。因此，美國環(huán)境工程師彼特·麥克格雷爾與他的同事正在美國能源部下屬的西北太平洋國家實驗室尋找解決這一問題的辦法。
8個月之前，他們的團隊在做有關碳捕捉與封存的實驗時取得了重大發(fā)現(xiàn)，讓他們十分驚喜。當時，他們正在試驗結構類似“籠子”的納米材料，該材料能捕捉二氧化碳。在進行實驗時，科學家同時發(fā)現(xiàn)這種材料能將烷烴的儲熱能力提高20%。
麥克格雷爾說，這一發(fā)現(xiàn)讓他們想到了將該材料應用于地熱電廠，因為從理論上說，該材料能將低溫地熱電廠的產(chǎn)電效率提高30%至40%。麥克格雷爾及其同事將該材料命名為“金屬有機熱載體”。未來3年之類，實驗室計劃用不同的混合物測試產(chǎn)電的效率。美國能源部為這一計劃提供資金。
外界一致看好 發(fā)展仍有阻力
這一新的發(fā)現(xiàn)讓許多人倍受鼓舞。位于鹽湖城的美國猶他大學能源與地球科學研究所的地熱項目負責人彼特·羅斯說：“這是我第一次聽說這樣的工程，但它聽起來讓人興奮，因為它也許會讓人類利用低溫地熱資源成為可能。”
美國愛荷華大學的化學家雷諾德說，這一工程十分明智，因為工程需要的化合物很容易合成，同時也不會造成環(huán)境上的困擾，因此十分具有誘惑力。
不過實驗室的研究人員卻對工程的未來十分謹慎。他們表示，工程才剛處于起步階段，前面還有許多不確定的因素，如是否可以利用傳統(tǒng)能源傳輸線路輸送電廠電力，以及低溫地熱資源附近的公有土地開采等問題。
