지열 에너지:
지구의 핵심은 태양 표면만큼 뜨겁고, 이 열의 영향을 느끼기 위해 지각을 너무 깊이 파고들 필요는 없다. 표면 아래로 이동할 때마다 온도가 약 80F씩 상승한다.
이 지열 에너지는 지열 에너지가 다공성 암석을 통해 흐르는 물을 가열하는 지하 위치인 열수 저장소를 사용하여 터빈을 회전시키는 증기를 생성함으로써 깨끗한 전기를 생산할 수 있다.
지열 에너지는 화석 연료보다 훨씬 깨끗하고 기상 조건에 의존하는 태양열이나 풍력보다 일정하다. 또한 재생 가능하다. 지구에서 생성되는 열의 양은 거의 무제한이다. 또 다른 장점은 풍력과 태양열에 비해 토지가 거의 필요하지 않다는 것이다.
이러한 이점에도 불구하고 지열 에너지는 미국 전력의 0.4%만 제공하며 이를 가로막는 요인 중 하나는 희귀하고 화산 지역 주변에 집중된 열수 저장소 근처에 발전소를 건설해야 한다는 것이다.
향상된 지열 시스템: 1970년대에 로스 알라모스 과학 연구소의 연구원들은 천연 열수 저장소의 존재에 의존하지 않는 지열 에너지를 활용하는 새로운 방법을 개발하고 시연했다.
"향상된 지열 시스템"이라고 하며, 드릴과 파쇄 기술을 사용하여 지하의 뜨겁고 불투과성 암석을 파쇄하여 만들어졌다. 그런 다음 물을 이 인공 저수지로 펌핑하여 전기 생산을 위한 증기를 생성할 수 있다.
응용 지구 물리학자인 Will Pettitt는 2020년 예일 기후 연결과의 인터뷰에서 "어디에나 발전소를 효과적으로 설치할 수 있다. 당신이 해야 할 일은 충분히 깊게 드릴링하기만 하면 뜨거운 암석을 찾을 수 있다."고 말했다.
거의 50년이 지난 지금, 미국에서는 소수의 향상된 지열 시스템만이 전기를 생산하고 있으며, 여전히 상업적인 가격으로 그렇게 하지는 않지만 가까워지고 있다.
이제 휴스턴에 기반을 둔 신생 기업인 Fervo Energy의 개발 중인 "FervoFlex" 기술은 향상된 지열 시스템을 훨씬 더 저렴하게 만들고 전국적으로 지열 에너지를 활용할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.
작동 원리: FervoFlex는 뜨겁고 불투과성 암석에 연결된 작은 채널 네트워크로 구성된 인공 저수지를 만드는 것으로 시작한다. 압력이 가해진 물을 해당 채널로 보내면 암석이 구부러진다. 그런 다음 물을 며칠 동안 그 상태로 저장할 수 있다.
전기 수요가 가장 많을 때(예: 밤에 태양열 발전을 사용할 수 없는 경우) 압력이 해제될 수 있고 구부러진 암석의 기계적 에너지가 물을 표면으로 이동시켜 전기를 생성하는 데 도움이 된다.
2020년에 Fervo는 Princeton의 ZERO Lab의 연구원들에게 FervoFlex를 분석하도록 요청했다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 기술적으로 작동할 것이라고 확신했지만 시스템의 경제성에 대해서는 확신하지 못했다.
Applied Energy 저널에 발표된 논문에서 자세히 설명된 프린스턴의 연구에 따르면 Fervo의 인공 저수지 중 하나에 에너지를 저장하는 능력은 향상된 지열 시스템의 가치를 크게 높일 것이다.
수석 저자인 Wilson Ricks는 "이 아이디어는 간단하고 우아해 보였다. 이 시스템이 있고 고유한 속성을 가지고 있으며 에너지 저장을 위해 이를 활용할 수 있다. 거의 케이크에 아이싱을 하는 것과 같다."고 말했다.
"거의 모든 상황에서 명백히 더 가치 있는 것으로 판명되었으며 실제로 매우 큰 잠재적 이점이 있다."고 그는 계속 말했다.
향후 전망: 2022년 2월, Fervo는 기술을 더욱 발전시키기 위해 에너지부의 ARPA-E(첨단연구사업단-에너지)로부터 450만 달러의 보조금을 확보했다.
더 최근에는 투자 회사 DCVC가 이끄는 벤처 캐피털 펀딩에서 1억 3,800만 달러를 모금했다. 이 자금은 네바다의 Google과 함께하는 프로젝트를 포함하여 두 개의 파일럿 프로젝트를 완료하고 미국 및 국제적으로 다른 곳에서 프로젝트 평가를 시작하는 데 도움이 될 것이다.
DCVC의 파트너인 Matt Trevithick은 "Fervo는 적시에 적합한 회사이다. “미국은 탄소 제로 전력망을 달성하기 위해 200GW의 안정적인 청정 전력이 필요하다. Fervo는 지열을 태양열 및 풍력만큼 중요한 에너지 미래로 만들 태세이다.”고 말했다.
