早在太阳光支撑地表生命之前，地球内部的热量就已经在深海热泉中发挥作用，许多科学家认为生命正是从这些由地热驱动的环境中起源。
地球内部蕴藏着巨大的热能储备，不仅维持着板块运动、火山等地质活动，对人类而言也极具价值。地热能是一种规模庞大、尚未充分开发且可24小时稳定输出的清洁电力来源。基本原理并不复杂：向地下深部钻井，抵达高温热源，将被加热的水抽上来驱动涡轮机发电。
在全球面临化石燃料危机、各国急于寻找更安全可靠的能源替代方案之际，经过数十年的技术积累，地热能正逐步走向主流能源舞台。
过去，地热开发主要局限在热流接近地表的地区，例如间歇泉、温泉和火山带。如今，新的深钻技术正在改变这一局面，使人类有能力利用温度超过 350°C 的地下超热岩石资源。
我们与非营利研究机构“清洁空气工作组”合作的研究，首次对全球超热岩石地热潜力进行了系统梳理。结果显示，即便是在火山活动稀少甚至几乎没有火山活动的地区，例如澳大利亚，也蕴藏着大量可开发的超热岩石地热资源。
为什么要发展地热？
与风能和太阳能不同，地热发电不依赖天气和昼夜变化，可以持续稳定供电。与核电相比，地热电站建设周期更短、成本更低。对于希望构建更清洁、更可靠能源系统的国家而言，这种特性组合极具吸引力。
目前，传统地热电站已在 40 多个国家投入运行。冰岛约三分之一的电力来自地热，美国和印度尼西亚则拥有全球最大的地热装机容量。
尽管如此，地热在全球能源结构中仍属“小众”，目前仅占可再生电力发电量的约 1%。
这一局面有望在未来快速改变。新一代地热技术正在突破传统限制。国际能源署预测，如果地热行业能像太阳能、风能和电池产业那样持续降低成本，地热有潜力在较短时间内成长为主要的清洁电力来源之一。
美国研究人员估算，在未来 25 年内，地热发电量有可能达到当前核电发电量的三倍。
目前已有二十多个国家计划建设更多新一代地热电站，而且扩张速度可能继续加快。冰岛、新西兰、美国、日本、中国以及多个欧盟国家，正成为超热地热开发的先行者。
新一代地热长什么样？
传统钻井技术往往需要数月才能完成一口深井，而新一代钻井技术大幅提升了效率，最快可达到每小时 30 米的钻进速度。
这些新技术使得向更深、更热的地壳钻探成为现实。
目前，钻井深度通常可达 5 公里，目标是温度超过 350°C 的超热岩石层。更先进的方案甚至瞄准 10 公里深度的地层。
在如此极端的高温高压条件下，深层水会转变为“超临界流体”，其携带的能量大约是普通蒸汽或液态水的十倍。
这意味着每升水可以携带更多能量，使地热发电的功率密度和规模化潜力大幅提升。有研究估计，如果人类仅开发全球 1% 的超热岩石资源，其发电量就足以满足当前全球用电需求的 8 倍。
更高效的钻探技术还有一个重要优势：可以在更广泛的地区获取超热岩石资源，不再局限于活火山附近。
当然，超热地热开发也存在技术挑战。如果管理不当，井口出流量、压力或温度可能会随时间下降。但在合理设计和运营条件下，超热地热系统有望稳定运行 30 至 50 年，其度电成本有机会与风电相当。
澳大利亚的机会在哪里？
对澳大利亚来说，地热并非全然陌生。此前曾有小型地热电站试点运行，地下热水也被用于加热游泳池等用途。
根据澳大利亚可再生能源署、澳大利亚地热协会以及澳大利亚地球科学局的评估，澳大利亚大范围地区具备良好的地热供暖和发电潜力。
清洁空气工作组的初步估算显示，如果仅开发澳大利亚 1% 的超热岩石资源，其可提供的能量相当于 30 亿桶石油，约为 2021 年全国用电量的 20 倍。
在维多利亚州、塔斯马尼亚州、昆士兰州、新南威尔士州以及西澳大利亚部分地区，超热岩石可能分布在 4 至 8 公里深度范围内，已经进入新一代钻井技术的可达区间。
作为重要的矿业国家，澳大利亚在地下勘探、地球科学研究以及工程技术方面积累了丰富经验，具备世界领先的能力。
地热开发与澳大利亚现有产业能力高度重叠，这意味着在扩大地热产业的同时，还可以为从化石燃料行业转型出来的劳动力提供新的就业机会。
为什么还没大规模铺开？
关键障碍主要在于前期成本高以及资源不确定性。
深层钻井目前仍然昂贵，而对深部目标温度的预测存在难度，增加了投资风险。到目前为止，私人资本尚不足以支撑大规模地热开发。一些优质资源位于偏远地区，例如大阿尔蒂森盆地，还需要新建输电线路等基础设施。
不过，美国、中国、德国等国的最新实践表明，这些问题是可以逐步解决的。
一旦澳大利亚的深层地热资源得以开发，将为居民用电、工业生产、交通运输、氢能制备、数据中心以及关键矿产加工等领域提供新的零碳电力来源。
接下来需要做什么？
如果澳大利亚真正希望实现更清洁、更安全的能源未来，就有必要密切关注深层地热技术的进展。
首要任务是制定一份新的澳大利亚深地热能源路线图，将最新的钻探技术和地下勘探成果纳入规划，支持试点示范项目，并推动与国际领先国家的合作。
如果这一进程顺利推进，那么支撑地球运转数十亿年的内部热量，将有机会在本世纪为保护地球未来发挥关键作用。
本文翻译自 The Conversation，依据知识共享许可协议转载。
