在猶他州沙漠深處,沿著數英里的碎石路,距離主要城市數小時車程的地方,Fervo能源公司押注其能夠經濟地從地核中獲取熱能發電,這有可能在美國電力需求數十年來首次顯著增長的時期,釋放出數十億瓦的基載、無排放電力。
地熱發電並非新事物。傳統上,它需要特定的地質構造,極大地限制了其潛力。現在,Fervo旨在證明,透過利用石油和天然氣行業開發的相同鑽井和水力壓裂技術,所謂的增強型地熱可以成為美國的關鍵電力來源。
該公司位於Milford的Cape Station項目預計下個月將電力輸送到電網,這將使其成為美國第一個實現商業運營的增強型地熱系統。在五月份首次公開募股(IPO)以及與Google達成新的電力採購協議後,Fervo必須證明其能夠大規模提供成本競爭力強的增強型地熱。
該公司的根基早於數據中心電力熱潮。執行長Tim Latimer的職業生涯始於德州南部的鑽井工程師,之後於2017年與首席技術官Jack Norbeck共同創立了公司。據Latimer所述,當他們最初嘗試籌集風險投資基金時,常見的回應是:「我們為什麼要投資一家發電公司?電網又沒有在增長。」
石油和天然氣公司也曾對Fervo不屑一顧,普遍的假設是該公司尋求的鑽井類型——透過堅硬花崗岩鑽探更熱的井——是行不通的。如今,不到十年後,這種說法已經徹底翻轉。
Latimer告訴CNBC:「這與10年前人們甚至質疑是否需要更多新電力時相比,是徹底的轉變。這是一個千載難逢的繁榮時刻,超大規模數據中心營運商、公用事業公司和其他客戶現在就需要電力,而我們的電力將是電網的重要組成部分。」
Latimer在Fervo早期就意識到優質土地的重要性,開始收購美國西部地區的地熱權,積累了近60萬英畝的土地組合。該公司以平均每英畝4美元的價格收購了這些權益,這一舉動現在看來頗具先見之明:同樣的土地現在每英畝的價格可能超過400美元。
Fervo的土地收購包括猶他州Beaver縣的土地,該縣也是能源部透過其地熱能源研究前沿觀測站(Forge)來證明增強型地熱可行性的地方,Forge收集數據旨在幫助私人企業家將增強型地熱系統技術商業化。Fervo的旗艦項目Cape Station就毗鄰Forge。
在參觀Cape Station時,Latimer指出許多在Permian盆地可能看到的東西,甚至包括Helmerich & Payne提供的鑽井設備。不同的是,在猶他州,目標是實現無排放電力。
傳統地熱項目需要特定的儲層,而在增強型地熱系統中,公司正在創建自己的儲層。
Fervo鑽探兩口深度超過2英里的井,其中包括一口可以水平延伸超過一英里的側向井。它在周圍岩石中產生裂縫,然後將水注入注入井,在那裡被超過400華氏度的高溫加熱。水隨後透過單獨的生產井返回地面,經過熱交換器後最終產生電力。地熱鹽水隨後由位於Fervo發電廠頂部的工業風扇陣列冷卻,然後在一個閉環系統中重新注入地下。從非飲用水接觸地表到重新注入地下,僅需幾分鐘。
Latimer表示,Fervo的鑽井技術比傳統頁岩開採更進一步,部分原因是三個挑戰:更堅硬的岩石、更高的溫度和更長的井壽。因此,該公司開發了圍繞鑽井馬達、鑽頭設計(該公司使用聚晶金剛石複合鑽頭)和鑽井液的創新技術。他稱這些創新帶來了「地熱鑽井性能的質的飛躍」。
Latimer表示,Fervo從第一天起就致力於推動科學和技術的邊緣——在他看來,傳統地熱行業的技術相對落後。該公司不斷收集數據以優化其運營,因為更長的鑽井時間會導致更高的成本。在鑽井平台頂部的鑽工駕駛艙內,螢幕顯示來自地下感測器的即時數據指標——這些數據同時也被休士頓的公司總部監控著。現場地質學家分析從地下採出的花崗岩的變化特性,所有這些都旨在最大化最佳鑽井條件。
隨著鑽探更多井,Fervo的成本有所下降。但地熱發電仍然比其他電力來源更昂貴——即使有前總統唐納·川普的「一個美麗的法案」所保留的聯邦稅收抵免。
該公司在內華達州試驗設施的第一口井花了70天才鑽探到11,220英尺的測量深度。在Cape Station第一期項目中,平均時間降至21天,測量深度為14,483英尺,每千瓦成本約為7,000美元。現在,Cape Station第二期項目目標是每千瓦5,500美元,並將鑽探迄今最深的井,達到19,448英尺。沿途,溫度越來越高,管道也越來越粗,這兩者都增加了每口井產生的電力。
儘管如此,如果地熱發電要在與其他形式發電競爭方面佔有一席之地,成本仍需進一步下降。Latimer表示,從長遠來看,該公司可以以每千瓦3,000美元的價格生產電力。「因為我們可以持續穩定地鑽井……我們已經消除了困擾地熱行業多年的不確定性和勘探風險,」他說。「我們將地熱置於類似於其他行業已帶來顯著成本降低的學習曲線之上……我們預計透過模組化和標準化,在鑽井業務和發電廠業務兩方面都會帶來顯著的成本降低。」
Fervo的成本分為地下鑽井和緊鄰井場的發電廠兩部分,後者的開支也在下降。第一座發電廠(33兆瓦)的組件是單獨運送的。第二期項目(50兆瓦)的零件和設計已標準化,預計施工時間將減少30%以上。
Fervo的長期目標是能夠將這些發電廠部署到任何地方,包括數據中心的「計量表後」(behind-the-meter)應用。計量表後是指在客戶的場地上擁有能源生產和儲存系統。「我們正在開發一種模式,我們將在適當的地點同時尋求輸電和電網連接項目,以及希望更快交付的客戶。計量表後是一個絕佳的機會,」Latimer說。
與Google的協議使Fervo的總簽約電力達到約1吉瓦(GW),Latimer表示該公司正在與幾家潛在買家進行深入的商業談判。Southern California Edison、Shell Energy和NV Energy也將購買該公司的電力。
該公司尚未披露其購電協議的條款,但超大規模數據中心營運商願意支付高於市場的價格購買電力,這在一定程度上歸功於氣候目標。Fervo還表示,其更快的交付時間使其在其他發電來源中脫穎而出。該公司依賴石油和天然氣行業已建立的現有供應鏈,而其發電廠使用的有機朗肯循環(Organic Rankine Cycle)渦輪機不像燃氣輪機市場那樣面臨積壓問題,後者像GE Vernova等公司表示已銷售一空數年。
Fervo表示計劃利用IPO的資金進行擴張。
「我們在整個美國西部都有項目地點。我們現在有資金來推進它,我們希望在整個西部地區,然後在全球範圍內複製這些GeoBlocks,直到我們實現一個更可靠、更實惠、更永續的電網,」Latimer說。