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行业资讯

非洲掀起地热能源开发热潮 经济和环境效益远超潜在风险

地大热能从地壳学看,非洲正在分裂。北起亚丁湾,南至莫桑比克,非洲大陆板块正沿着东非大裂谷分裂开来,分裂的两半每年以大约半厘米的速度分开。按照这个速度,在500万年到1000万年内,东非将成为独立的板块。


地表深处的力量促成了板块的分离,好消息是,这种力量为非洲提供了潜在的大量可再生能源。在整个东非裂谷带的许多地点,裂谷中的熔融岩浆流在地下形成了过热蒸汽和水。在地质条件允许的情况下,这些地热资源可以通过管道输送到地表并用于发电,或直接用于加热或驱动冷却系统。
 

在该地区的所有国家中,迄今为止,肯尼亚开发地热潜力方面取得的进展最大。Jack Kiruja是国际可再生能源开发署(International Renewable Energy Agency)的助理项目主管,他说,“肯尼亚拥有出色的地热资源”,他先前是肯尼亚地热开发公司(Geothermal Development Company, GDC)的工程师。然而,肯尼亚花了数十年时间发展地热能行业。“肯尼亚取得今天的成功是漫长而艰辛的,”Kiruja说。


事实上,肯尼亚早在20世纪50年代就开始探索地热潜力,但真正起飞还是从90年代末开始,当时该国正在寻找一种方法来解决因过度依赖水电而导致的电力供应问题。
 
肯尼亚现在拥有世界第八大地热发电能力,约为950兆瓦。这几乎占该国发电量的一半。
 
在众多能源中,地热能有额外优势:通过2030年愿景计划,肯尼亚政府目标是把地热能发电量达1600兆瓦以上。肯尼亚发电公司(Kenya Electricity Generating Company, KenGen),正在地狱之门国家公园(Hell’s Gate National Park)开发世界上最大的地热发电厂Olkaria六号,这是实现政府目标的举措之一。
 

肯尼亚地热能的增长依赖于政府的政策支持以及肯尼亚工程师的专业知识。但要全面了解肯尼亚和非洲其他地区的地热情况,还需要看看北极圈边缘的一个小岛,即冰岛


非洲掀起地热能源开发热潮 经济和环境效益远超潜在风险-地大热能

 

01冰岛和非洲地热

 

探访非洲地热产业起源,我们来到位于冰岛首都雷克雅未克郊区的一座不起眼的办公楼。走进围墙,映入眼帘的是地热培训计划组织(Geothermal Training Programme, GTP),这是一个隶属于联合国教科文组织(UNESCO)且主要由冰岛政府资助的机构,它40多年来一直在帮助世界各地的地热专业人士发展技能和建立商业联系。


Guðni Axelsson是GTP的主任。他说,提出培训中心这个概念是在70年代后期,当时冰岛正在寻找发展对外援助的方式。“我们的想法是利用冰岛现有的专业知识库来尝试支持一些非常独特的事情,冰岛可以以有意义和有效的方式真正做出贡献。”
 

冰岛和东非一样,位于两个正在分离的地壳板块的交界处。该国人口不到40万,但却是地热能的巨人。尽管其他几个国家从地热资源中产生了更多兆瓦的电力,但冰岛的奇特之处在于地热能在冰岛能源结构中的比例。冰岛约30%的电力以及90%的供暖来自地热。

 

GTP最初只有两名学生,但现在每年接受大约20-25人参加为期6个月的培训计划。自该计划开始以来,至少有140名肯尼亚人在GTP接受了培训。许多肯尼亚学生后来成为了肯尼亚发电公司(KenGen)和肯尼亚地热开发公司(GDC)的领军人物,这两个半国营公司主要负责肯尼亚的地热项目

 

Axelsson说,GTP可以从肯尼亚地热能的增长中“分一杯羹”,“肯尼亚过去在发展过程中迈出了重要的步伐,我们相信我们在这方面提供了很多帮助......“一个简单的事实是,肯尼亚现在在地热发电装机容量方面已经超过了冰岛,而且他们在最近几年的速度非常快。”


非洲掀起地热能源开发热潮 经济和环境效益远超潜在风险-地大热能

 
02阳光下的维京人
 
冰岛政府在开发非洲地热能方面的作用远远超出了GTP。冰岛企业正在非洲大陆的几个地区开发地热项目。这些企业通过地热能技术咨询提供了专业知识。
 

Kristín Steinunnardóttir是一家名为Mannvit的冰岛工程咨询公司的机械工程师,他说:“我们在冰岛并没有建造很多新发电厂。如果我们想扩张,就必须把目光投向国外。”


Mannvit正在为东非地热风险缓解基金(Geothermal Risk Mitigation Facility for Eastern Africa, GRMF)提供技术咨询服务,这是一个捐助者资助的项目,为地热早期项目提供赠款。该公司还是东非多个项目的钻井承包商。但Steinunnardóttir警告说,在肯尼亚以外的地区,地热资源的开发面临挑战。
 

“很多项目都处于早期阶段。有很大的潜力,但还没有开发出来,”她说。“一些国家还没有开展任何地热项目,所以在某些情况下没有任何真正的关于地热能开发的法规,难点是要获得所有许可证等才能开发地热项目。”

 

另一家冰岛公司雷克雅未克地热(Reykjavik Geothermal)正在与其他投资者一起在埃塞俄比亚开发两个地热发电项目。该公司首席运营官Gunnar Orn Gunnarsson表示,十多年前雷克雅未克地热在全球范围内寻找开发地热项目的地点,那个时候,公司就选择将重点放在埃塞俄比亚
 
“它恰好是世界上现存最好的地热资源,”Gunnarsson说,他将大裂谷沿线的地热资源描述为“珍珠链”。
 
对于雷克雅未克地热和其他投资者而言,在埃塞俄比亚开发Corbetti和Tule Moye地热发电项目远非一帆风顺。“无法想象我们遇到的所有障碍,”Gunnarsson说。他列出了钻井承包商的问题,以及新冠疫情、埃塞俄比亚提格雷战争和政治动荡,这些都是推迟项目的因素。
 

Gunnarsson补充说,发展融资机构并不总是能够很好地支持地热项目。“我认为,如果世界想帮助这些国家按照他们需要的速度发展,就需要改进一些做法,”在地热方面,发展融资机构必须“降低风险评估”,“他们的风险评估非常差劲,他们不想冒任何风险。”


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03风险与回报
 
与石油和天然气相比,地热钻探活动很有可能无法找到可以商业开发的资源。
 
InfraCo Africa是捐助者资助的私人基础设施发展集团(Private Infrastructure Development Group)的一部分,其任务是投资那些被认为对私营部门有风险的项目。它是Corbetti地热项目的投资者之一。Corbetti高级业务发展经理Tim Jackson说,InfraCo Africa决定参与Corbetti的部分原因是从早期风险来讲,地热“可能是私营部门独自开发的最困难的技术”。
 
“事实证明,肯尼亚和埃塞俄比亚的首批私营部门项目采用的模式既缓慢又有太多挑战,”他说。“需要更多的高风险资本来参与高风险的探索阶段,高风险资本可能来自政府或私营部门参与者,并与优惠贷款机制合作。”
 

事实上,肯尼亚比邻国行动更快的因素之一是国有公司开发地热资源的意愿。“他们总能吸引到更便宜的融资,”Kiruja说。优惠贷款“使地热开发更便宜,而没有优惠贷款,地热开发成本就大了”。

 

现在,肯尼亚已成为地区地热发电大国。肯尼亚企业已经发展到在邻国地热项目开发中发挥主导作用的地步。
 

例如,肯尼亚发电公司(KenGen)近年来已获得在吉布提和埃塞俄比亚等国家钻井的合同。Kiruja 说,肯尼亚企业主要通过提供地壳科学研究开始了他们的海外活动,但随着时间的推移,他们发挥了更加突出的作用。“他们已经进入了一个新的阶段,他们现在正在参与地热井钻探,”他解释道。“我的预测是,在未来几年,我们可能会看到更多这样的事情发生。”

 

04地热的“直接使用”
 

要利用地表下的水和蒸汽发电,至少需要150摄氏度的温度。然而,低于这个水平,地热资源仍然可以用于其他方式。

 

“还有更多的国家拥有东非大裂谷的地质特征,这些国家具有利用中温地热资源的潜力,”Jackson说。“这些以热能为主导的项目具有巨大的发展潜力,因为它们适用于农业,包括温室、养鱼场、种子干燥、乳品加工、冷藏和屠宰场。”
 

对这些“直接使用”应用的兴趣日益增长,是全球地热行业的主要趋势之一。在非洲,东非地热风险缓解基金(GRMF)一开始只向旨在发电的地热项目提供贷款。然而,去年它启动了一项计划,为直接使用项目提供贷款。

 

与此同时,肯尼亚地热开发公司(GDC)宣布了在其位于门南盖伊火山(Menengai)的地热点建设一个健康水疗中心的计划。该项目旨在打造肯尼亚版的冰岛著名的蓝色泻湖(Blue Lagoon),这是一个由地热能加热的水疗中心,每年吸引超过70万名游客。


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05向下钻取中的问题


地热项目的前进道路永远不会一帆风顺。除了开发风险,还需要处理好环境问题。根据美国能源信息署的数据,钻井过程中会释放二氧化碳,尽管排放量比同等化石燃料工厂低99%。
 
Kiruja说,地下水地表水也存在被地热活动污染的风险,尽管采取适当的缓解和补救措施可以大大降低这些风险。大裂谷沿线的地热资源通常位于保护区内,因此管理上必须格外小心。
 
例如,肯尼亚地狱之门国家公园的Olkaria已经有5个地热发电厂,还有1个正在开发中。Kiruja说,Olkaria“是一个很好的例子,说明他们如何在不对野生动物造成不利影响的情况下,在国家公园内开发地热资源”。公司已采取各种措施来减轻潜在影响,包括如何设计管道路线以确保迁徙的野生动物不受阻碍。
 

众所周知,地热能带来的经济和环境效益超过潜在风险。非洲当然可以从冰岛的经验中汲取灵感。在开发地热资源之前,冰岛是欧洲最贫穷的国家之一。地热能在使该国实现工业化并最终达到世界上最高生活水平方面发挥了重要作用。

 

现在的关键步骤之一是确保政策制定者充分了解地热开发可以带来的好处。Axelsson说,培训发挥了至关重要的作用,但最重要的因素“实际上是让政治家和政府意识到各种可能性”。

 

“至少未来是光明的,”Axelsson说。“但它需要大量的支持,包括来自当地政府、国际机构以及培训方面的支持。”