儘管使用可再生能源(如地熱、水力、太陽能和風能)減少化石燃料燃燒的環境效益顯而易見,但它們在推廣應用方面一直存在一個嚴重障礙:每千瓦時的成本。
然而,這個障礙可能正在開啟,至少對於其中一種能源而言。最近的兩份報告(以及其他一些報告)表明,地熱的成本實際上可能比其他任何能源都便宜,包括煤炭。地熱發電廠的工作原理是從地球深處抽取熱水,這些熱水可以直接用於驅動蒸汽輪機,或者用於加熱第二種更易揮發的液體(如異丁烷),然後由該液體驅動蒸汽輪機。
美國新總統推出了一項經濟刺激方案,其中包括對可再生能源的 280 億美元直接補貼,以及用於研發的 130 億美元,這使得可再生能源(包括地熱發電)的前景一片光明。國際投資銀行瑞士信貸的最新報告稱,地熱發電的成本為每千瓦時 3.6 美分,而煤炭發電的成本為每千瓦時 5.5 美分。
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但這並不意味著公司正在爭先恐後地建造地熱發電廠:地熱資料中存在許多假設。首先,存在稅收優惠,這可以節省每千瓦時約 1.9 美分的成本。然而,這些優惠不一定會永遠持續下去,儘管經濟刺激法案將它們延長至 2013 年。
其次,瑞士信貸的分析依賴於所謂的“平準化[原文如此]能源成本”,即生產特定單位能源的總成本。這個資料中包含一個假設,即建造一座新地熱發電廠的資金可以以合理的利率獲得,大約為 8%。
在當今的經濟環境下,情況並非如此。地熱能源協會主任卡爾·加威爾告訴ScientificAmerican.com最近,“總的來說,地熱融資是存在的,但很難獲得,而且成本很高。”“你必須有一個非常優質的專案才能獲得信用卡利率。”
這意味著非常高的前期成本。因此,公司更傾向於將資金投入到前期成本較低的專案上,例如天然氣發電廠,它們的建設成本較低,但由於執行它們所需的燃料成本較高,因此運營成本相對較高。
位於愛達荷州博伊西的美國地熱公司(擁有並運營三個地熱發電廠)的工程師凱文·基茨說,“天然氣之所以受歡迎,正是因為這個原因。”“它的資本成本較低,即使你預計天然氣在未來的成本會很高,如果你在模型中使用高[利率],那也無關緊要。”
天然氣在分析中的成本為每千瓦時 5.2 美分,它之所以受歡迎,還因為它可以在任何地方部署,而只有美國 13 個州確定了地熱資源。儘管這限制了地熱發電的可擴充套件性,但美國地質調查局 2008 年的調查估計,美國擁有 40,000 兆瓦的地熱能源,可以使用當今的技術進行開發。(相比之下,美國平均燃煤發電廠的容量超過 500 兆瓦。)
還有另一個重要問題:尋找地熱資源。在這方面,地熱行業與石油和天然氣行業面臨著同樣的挑戰。瑞士信貸的分析沒有考慮勘探成本,每個井的勘探成本可能高達數十萬美元。
加威爾說:“美國地質調查局估計,美國 70% 到 80% 的地熱資源是隱藏的。”“你在地表看不到它,而且我們沒有技術在不盲目鑽探的情況下找到它……地熱沒有像石油行業在 1920 年代那樣在地球物理科學方面取得突破。我們仍然在尋找它從地下洩漏出來的地方。”
儘管存在這些注意事項,但新的分析得到了早期分析的支援,例如2006 年西方州長協會 (WGA) 關於美國西南部地熱資源的報告。使用幾乎相同的經濟模型,但假設資本成本高於瑞士信貸分析中使用的成本——換句話說,即當今經濟中如此麻煩的利率——WGA 發現,一旦計入聯邦政府提供的每千瓦時 1.9 美分的稅收抵免,就可以使用現有技術,從現有資源中生產地熱能源,成本約為每千瓦時 6.5 美分。
儘管 WGA 沒有直接將地熱成本與煤炭成本進行比較,但將他們的假設應用於其他形式的能源將全面提高價格,特別是對於燃煤電廠而言,燃煤電廠的壽命預計將超過 50 年。(燃煤電廠假設的 50 年壽命使得規劃者可以將它們的建設成本分攤到比地熱發電廠更長的時間內,地熱發電廠的壽命預計不到一半。)
另一個潛在的障礙是可靠性。瑞士信貸和 WGA 的研究都假設地熱發電廠幾乎每天 24 小時、每週 7 天都在發電。劍橋能源研究協會的副總裁兼高階電力顧問拉里·馬科維奇認為這是一種誇大。“他們假設,如果你投入一兆瓦的地熱容量,你將在一年中超過 95% 的時間執行,”馬科維奇說。“問題在於:如果你檢視美國地熱的實際發電量,它只執行 62% 的時間。”
其他來源對這一數字提出異議——冰島和其他地方的地熱融資機構 Glitnir 銀行聲稱,地熱發電廠的執行時間高達 95%,而且該領域學者的2005 年論文 (pdf) 聲稱,總體而言,美國的地熱發電廠的發電時間約為 80%。
阻止地熱發電廠持續執行的原因是它們所依賴的蒸汽有時會性質惡劣。“當你從地球中取出蒸汽時,它與從燃煤或天然氣電廠的鍋爐中取出蒸汽是不同的,”馬科維奇說。“它裡面有很多其他的東西。”這些“東西”可能包括從二氧化矽和重金屬到氨的各種物質,具體取決於來源。
地熱倡導者希望這些注意事項中的許多都變得無關緊要。例如,對依賴化石燃料的發電廠排放的碳徵稅可能會大幅提高煤炭的成本,從而使地熱的問題變得無關緊要。類似於歐洲使用的碳排放總量管制和交易系統也會產生同樣的效果。
而且,一些州已經強制規定一定比例的能源必須來自綠色和可再生能源,這似乎正在產生影響。自 1985 年大學畢業以來一直從事地熱專案工程師的基茨說:“很高興看到市場發生了變化——熱情高漲。”“五年前我說,只要比煤炭貴千分之一分,每個人都想要綠色能源。現在人們只是想要可再生能源,僅此而已——被愛真好。”