在过去的二十年里, 太阳能光伏(PV)和风力涡轮机一直是电力能源转换的主力. 在价格快速下跌和政府强有力的激励措施的推动下, 相关技术通过提供廉价的能源，重塑了能源格局, 清洁, 和充足的电力. 但是，尽管取得了巨大的收益和好处, 这两种形式的可再生能源正开始对我们提出相当大的挑战 保持电网稳定特别是在高穿透处. 挑战——包括间歇性, 广泛的土地利用, 随着普及率的提高，无法提供电网支持的问题变得更加明显.
而能源储存可以解决某些间歇性问题, 有一些技术和经济障碍必须克服. 随着太阳能和风能的日益普及, 为了填补这一空白，能源储存已经达到了技术极限, 我们必须解决一个关键的问题:可再生能源拼图是否缺了一块?
地热能具有显著的优势 与风能和太阳能相比，它在实现净零排放的过程中很好地补充了这些间歇性能源. 它直接进入地核，提供持续可靠的清洁能源. 不像依赖天气的太阳能和风能, 地热资源提供24/7/365的基本负荷发电，而无需在能源储存方面进行过高的投资. 过去，地理上的限制限制了这项技术的应用范围, 而是邻近产业的进步, 比如石油和天然气钻探随着科技的进步 增强型地热系统 先进的地热系统正在扩大适宜的地理边界, 从而使以前没有考虑到的地区可以利用地热能.
这些因素, 加上技术创新推动的预计成本降低, 在可持续发展的未来，使地热能成为一个越来越有吸引力的可再生能源选择.
是什么限制了地热能的广泛使用?
迄今为止，地热能最大的挑战之一是资金成本. 与风能和太阳能相比, 地热最初的基础设施成本很高, 导致更高的能源成本(LCOE). LCOE是用于计算和比较从各种来源产生电能的生命周期成本的方法, 比如风, 太阳能, 化石燃料, 核, 和水电. 这是一个有用的公式，可以帮助金融家和项目开发商了解发电厂整个生命周期内发电的“平均”单位成本，通常以每兆瓦时美元(USD/MW)来衡量.h).
从2009年到2023年 太阳能光伏的LCOE下降了83%, 由于技术和制造业的进步，陆上风电下降了63%, 增加卷, 其他因素. 结果是, 这些可再生能源的LCOE现在在经济上与化石燃料具有竞争力, 改变电力行业的格局.
目前，地热能的LCOE计算值与地热能的LCOE具有相当的竞争力 天然气 和 煤炭82美元/瓦.h相比70 - 117美元/兆瓦.h,分别. 但是由于独立地热开发商和项目的努力，比如 美国能源部的增强型地热注射™项目, 由于技术的进步，该行业可以预期地热能的LCOE在未来几年将下降, 钻井, 和制造业, 以及法规和激励措施的变化.
回顾过去并克服LCOE的局限性
而简单的, 容易理解, 并且被广泛使用, 计算LCOE的公式有一些限制和遗漏，这些限制和遗漏正变得越来越重要. LCOE公式完全是以成本为基础的，忽略了某些经济价值(例如.g.与容量和电网支持相关的收入)和市场效益(例如.g.(可调度性和高可用性或容量因素). 它还忽略了非货币因素，如碳排放、土地使用和公众认知. 因此, LCOE计算不应被用作快速发展的电力部门投资的唯一决定因素.
但是让我们花点时间来讨论一下这些因素, 以及地热能在每个地区所提供的优势.
收入潜力
像化石燃料一样，地热能提供基本负荷电力. 然而, 它的清洁和可用性使地热发电厂能够推动更高的电力购买协议价格.
取 能源支付例如:. 当需求高、替代发电资源昂贵时，电力更有价值. 地热能可以满足这一需求，使投资回报最大化. 间歇性可再生能源, 比如太阳能光伏和风能, 根据天气而不是市场信号进行交易. 试图匹配发电和消费的电力系统运营商不能在高需求时期依赖此类资源的可用性, LCOE公式中没有包含的考虑因素.
然后，有 能力支付. 如果你看下面的图表, 你会发现地热发电厂通常可以达到容量因子(电厂以其规定的容量运行的能力) 大于80%. 这大大高于水力发电的容量系数, 太阳能, 和风力, 这意味着资本的配置非常有效.
Nonintermittent发电机, 比如地热发电厂, 比间歇性可再生能源获得更高的产能或资源充分性支付. 收到容量付款的发电厂有义务在买方要求时提供能源. 支付的单位是美元/千瓦日(USD/kW).d)或美元/千瓦月(USD/kW).月). 例如, 以5美元/千瓦的结算价格成功投标进入容量市场的100兆瓦发电机.每月将获得10万千瓦× 5美元/千瓦的年费.一个月× 12个月= 600万美元.
间歇性能源的更高渗透率将为能够提供清洁能源的资源带来更大的价值, 公司未来的产能.
可靠性和电网稳定性
稳定可靠的发电是维持电网稳定的关键. 地热能的独特特性使其成为解决这一关键需求的不可忽视的资产:
- 高容量因素和可用性如前所述, 地热发电厂是可再生能源中容量系数最高的电厂之一, 通常超过80%. 这提供了可靠的基荷发电，确保了电网的稳定基础.
- 资源充足他们有一致的和可预测的产出, 地热发电厂确保有足够的电力满足高峰需求，并维持电网的可靠性.
- 系统惯性地热发电厂使用量大, 连续旋转且有相当大惯性的旋转涡轮机. 这种对频率变化的固有阻力有助于在需求或发电突然变化时保持电网的稳定.
- 频率调节:中断, 负载的变化, 风和太阳预报错误, 其他因素也会导致电网的频率偏差. 地热能可以满足频率调节的重要需求.
- 黑启动能力地热发电厂可以不依赖电网而独立启动, 即使是在大范围的系统停电期间. 这种黑启动能力对于在重大停电后快速有效地恢复电力至关重要.
- 延长使用寿命:管理得当, 地热发电厂可以持续使用30-50年甚至更长时间, 与各种估计相比，哪个更有利 太阳能光伏(30-35年), 风力涡轮机(30年), 燃煤电厂(10-40年), 其他化石燃料发电厂(20-40年). 这种寿命确保了电网基本负荷电力的可靠和持久来源.
土地利用强度
虽然价格低廉，但间歇性可再生能源占据了相当大的空间. 事实上, 就土地使用强度而言，太阳能和风力发电厂位列前三(见下图)。. 因此, 虽然人们普遍支持这些可再生能源, 当计划在当地部署时，反应有些不同.
哥伦比亚大学法学院萨宾气候变化法中心于2023年进行的一项研究 在美国发现了这一点, 228条地方性法律, 条例, 35个州制定了限制可再生能源项目的政策，当地对项目的反对也导致项目取消, 延迟, 或者缩减项目规模.“在德国， 麦肯锡的一项研究发现 这个国家51%的土地可能适合风力发电场, 考虑到监管因素后，仅剩9%, 环境, 技术上的限制.在法国, 同一项研究显示，“风力涡轮机被限制在法国总土地面积的一半左右. 这是因为飞行路线, 历史或受保护地点, 还有雷达禁区——风力涡轮机可能干扰军事的区域, 民事, 以及商用航空雷达系统.”
只有风力发电场所需土地的10%, 是太阳能农场的20%, 在基本负荷能源中，土地利用强度第二低 , 地热发电厂提供了一个安静的, 更谨慎的, 也是项目开发商和融资者的环保和社区友好型选择.
低碳排放
自2015年签署《全国最大的快3平台》以来, 关于人类如何应对气候变化的挑战的讨论一直在进行 它能多快做到这一点. 在这方面已经取得了重大进展， 一些地区的太阳能和风能以两位数的速度增长 . 然而，正如前面提到的，仅靠太阳能和风能并不能解决问题. 根据一些估计, 与同等规模的化石燃料发电厂相比，地热发电厂排放的导致酸雨的硫化合物少97%，二氧化碳少99%. 因此, 地热能提供了比化石燃料更清洁的基本负荷电力来源.
能源安全
能源安全一直是各国在考虑能源基础设施战略时所关注的问题, 但它的优先顺序取决于能源价格等宏观因素. 然而, 在俄罗斯入侵乌克兰之后，这个话题已经成为能源政策辩论的前沿. 目睹一个国家可以对其他国家产生迅速而重大的影响，有助于那些越来越依赖外国能源的国家认识到，它们获得外国能源的机会, 的价格, 供应面临风险, 这些资源的损失会严重影响他们的经济和社会福祉. 结果是, 各国正在寻找替代能源，并评估国内能源的机会.
能源安全现在是基础设施发展讨论的前沿, 地热能已成为一种重要的国内资源和基本负荷电力的提供者, 更不用说 用于加热和冷却也一样.
此外，它可以补充太阳能和风能. 通过解决对间歇性可再生能源的担忧, 它使能源结构更加多样化和稳健. 最后，地热技术不需要临界 矿物质，从而消除对任何相关供应链风险的日益增长的担忧.
那么，这一切意味着什么呢?
在考虑电厂的融资或发展时, 考虑到许多因素是很重要的. 请记住，LCOE只是全局的一部分. 其他考虑因素应包括:
- 收入潜力(i).e.能源和产能支付)
- 网格支撑与稳定性
- 土地利用强度
- CO2 排放
- 能源安全.
当考虑到这些其他标准时，地热能显然是赢家.
与间歇性可再生能源相关的电网稳定性挑战是众所周知的, 某些市场已经存在问题. 随着风能和太阳能项目的快速部署，这种情况只会增加. 部署公用事业规模项目的融资和发展实体可能受益于一种订正或更新的评价方法，这种方法既考虑到内在的(经济的)和实际的(经济的), 金钱)和外在(社会), 这些项目的非货币价值.
选择可再生技术，如地热, 具有更传统的产能系数(类似于煤和天然气电厂), 会满足电网的需要，危及电力供应吗. 同时减少与发电相关的总排放量. 一个真正“面向未来”的可持续发展前景的技术选择!
