科学探索|科学家们在地下4100英尺处测试了一个独特的地热能源系统科学家们在地下4100英尺处测试

一个科学家团队组装了一个首屈一指的系统，以帮助他们了解如何从地下深处利用能源。刺激和流动系统是美国太平洋西北国家实验室（PNNL）及其合作伙伴的最新“摇滚之星”，旨在研究水如何在地下穿过极热的岩石并随后将热量传递到地面。

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这个新系统是增强型地热系统或EGS合作项目的一部分，该项目涉及几个国家实验室、大学和工业伙伴，致力于改进地热技术。
几个部件，一个独特的系统
这个曾经被认为是北美最大和最深的金矿，目前被用于各种科学目的。其中一个项目正在研究地热能源有朝一日如何为1000万个家庭供电。
EGS合作项目将地下设施作为一个试验台，水和其他流体混合物将在高压下被泵入五个钻孔中的一个--在岩石中钻出的四英寸宽的“隧道”，然后再从其他钻孔中抽出。该小组正在研究这些液体不仅如何在钻孔之间分解岩石，而且如何从岩石中储存的能量中获得热量--这些能量最终可以被抽到地面上发电。
为了支持EGS合作项目的努力，该团队开发了这个系统，由几个对他们的研究至关重要的仪器组成。
“这个系统的独特之处在于，它将收集地热研究的重要数据所需的多个组件整合到了一个系统，”PNNL科学家Chris Strickland说，他是EGS合作项目的模拟和流动团队的共同领导。“这在其他地方是不存在的。”
这些部件包括两个注射泵，它们分别可以在高压下向岩石中注射液体。一个泵可以用于非常精确的流量和压力控制，而另一个泵可以在需要高流量时操作。
一个流体冷却器产生冷水，以便研究小组可以研究水温如何影响岩石的热属性。一个反渗透系统使研究小组能够通过改变注入液体的盐度或咸度来收集关于水的流动路径的数据。
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该系统还包括一套被插入钻孔的五个“封隔器” 。这些封隔器配备了传感器，提供温度和压力测量。封隔器上的加压囊与控制泵一起密封钻孔，防止泄漏出预定的钻孔部分。
精确控制和集成的水平是该系统的一个独特方面，提供了推进科学认识所需的高质量数据。
“最好的部分是该系统是自主的，这意味着我们可以使用家里的笔记本电脑或电话来操作它并收集地面上的数据，”Strickland说。“这样，我们就不会在地下花费那么多时间。”
深入地下，分片进行
“我们首先在地上的实验室里组装和测试了该系统，以确保一切正常工作，”Strickland说。“然后我们把它拆开，用4×4英尺的碎片在地下前行一英里，用轨道车把它们运到我们的地下工地，重新组装系统，并再次测试。”
这个完整的系统，高7英尺，宽7英尺，长30英尺，花了三周时间在地下建造。该系统由PNNL和来自桑迪亚国家实验室、爱达荷国家实验室和劳伦斯伯克利国家实验室的EGS合作项目伙伴建造和测试。
Strickland补充说：“人们可能会认为，在地下一英里的7英尺隧道中工作会很不舒服。然而，空气不断地从地表泵入，使隧道内保持70华氏度恒温，并提供新鲜的呼吸空气。工作日很长，从早上6点30分开始，到晚上6点30分结束，只有有限的机会可以回到地面上。”
EGS Collab的基础设施和研究得到了美国能源部地热技术办公室的支持。该系统将提供许多个月，甚至几年的数据。这个项目的发现将有助于为工业界开发新的地热能源技术。