【电力新视界】美国科学家发现老旧油气井非常适合储能！
2025-04-023
美国宾夕法尼亚州立大学的研究团队近日在期刊《Journal of Energy Storage》上发表了他们的研究成果：将废弃的油气井改造成高效的能源储存设施，这项技术不仅有助于普及可再生能源，还可能为环境保护和经济转型带来意想不到的机遇……压缩空气储能（Compressed Air Energy Storage，简称CAES）是一种巧妙的能源储存技术。它的核心原理并不复杂：在电力需求低谷时（比如深夜或风力发电过剩时），利用多余的电力将空气压缩并储存在地下深处的高压空间中；当电力需求激增时（比如白天高峰期），再将这些高压空气释放出来，驱动涡轮机发电。这种技术就像一个“超级电池”，但它不用化学物质，而是依靠空气的压力来储存和释放能量。CAES的优势在于，它能弥补可再生能源（如风能和太阳能）的间歇性问题。比如，风力发电可能在夜间强劲时无人使用，而白天需求高时风却停了。CAES正好可以“削峰填谷”，让清洁能源更稳定地融入电网。传统的CAES技术虽然实用，但效率仍有提升空间。研究团队为此提出了一个创新方案：利用老旧油气井中的地热能来“加热”这一过程。他们发现，地下深处天然存在的热量可以让压缩空气在释放时更有力地推动发电机。经过实验验证，“地热辅助CAES”设计将系统的整体效率提高了9.5%。9.5%听起来可能不算多，但在能源行业，这是一个了不起的进步。以一个中型CAES项目为例，效率提升意味着每年可能节省数百万美元的运营成本，同时减少对化石燃料的依赖。研究团队的负责人、石油与天然气工程教授Arash Dahi Taleghani表示：“这种效率的提高可以改变游戏规则，证明压缩空气储能项目的经济性是合理的。最重要的是，我们可以通过使用不再生产的现成石油和天然气井来显著避免前期成本。这可能是一个双赢的局面。”这项技术最有价值的地方在于，它充分利用了美国现成的油气井。据美国环保署（EPA）统计，美国境内约有390万口老旧油气井，这些井大多来自上世纪的石油和天然气开采热潮。如今，许多油气井已被废弃，还成为了潜在的环境隐患——比如甲烷泄漏或地下水污染。研究团队发现，这些废弃井不仅可以作为CAES的天然储气库，还能带来双重好处：1.成本节约：新建一个地下储气设施需要耗费数亿美元，而利用现有油气井则大幅降低了建设成本。2.环境修复：许多废弃井如果不妥善封堵，会持续向大气释放温室气体。将它们改造成储能设施，不仅能封住这些“漏气点”，还能变废为宝，为绿色环保出力。更重要的是，这种再利用还能为依赖油气产业的老工业区带来新的经济活力。比如，美国的宾夕法尼亚州和得克萨斯州等地，过去因油气衰退而失业的工人，可能因为这一技术找到新的就业机会。这项研究是宾夕法尼亚州立大学能源转型再利用中心(ReCET) 开展的一项工作，得到了美国能源部（DOE）的资助。美国能源部近年来一直在推动清洁能源技术的研发，而CAES被认为是实现“碳中和”目标的重要一环。根据国际能源署(IEA)的最新报告，预计清洁能源容量将以“前所未有的速度”增长，并有望在2025超过煤炭、天然气和石油等高碳排放能源，成为世界上最大规模的能源；到2033年，太阳能将超过核能、风能、水力发电、天然气以及煤炭发电系统，成为世界上最大规模的电力来源。能源储存是清洁能源转型的关键组成部分。然而，可再生能源具有间歇性——晚上没有阳光，风速也不稳，研究团队表示，CAES等储能方案在向清洁能源转型过程中尤为重要，因为它们有助于解决可再生能源的间歇性问题。通过储存多余的可再生能源并在需要时释放，这对于提高电网稳定性和可靠性至关重要。虽然还需要进一步地投入到商业应用，但这项研究提出了一种可行的方法来弥补可再生能源供需之间的差距。随着世界逐渐转向更清洁的能源，像这样的创新解决方案可以帮助重塑存储和使用电力的方式，使可再生能源在未来更加实用和可靠。1.https://www.energylivenews.com/2025/03/17/old-oil-wells-perfect-for-energy-storage/2.https://interestingengineering.com/energy/compressed-air-energy-storage-oil-gas-wells3.https://www.sciencedaily.com/releases/2025/03/250318141007.htm4.https://www.earth.com/news/abandoned-oil-wells-could-revolutionize-energy-storage/
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