太阳能热蒸汽降低油田碳足迹


  从地面开采重油(heavy oil)带有巨大的碳足迹,因为石油必须从地球内部慢慢处理,这就要用到蒸汽。在加州克恩县(Kern County),那里缺乏蒸汽的油田占9%的该州天然气消费量,镜点太阳能公司正在测试一种替代选择:一英亩的温室充满太阳能集热器。加利福尼亚州弗里蒙特(Fremont)公司希望,这种方法可提供蒸汽,采取的方式更清洁,更便宜,胜过燃烧天然气。

  镜点公司的技术是一种廉价版本的商用太阳能热发电厂,利用镜子聚集阳光到管子上,然后转换捕获的热量,变为蒸汽,驱动发电涡轮机。镜点公司的系统是便宜的,因为它不需要这种涡轮机,因为它重新设计了它的镜子和管道,泵出的蒸汽250℃至300℃(而蒸汽驱动涡轮机必须在350°C至400°C)。

  此外,不是建造钢结构支持天气硬化(weather-hardened)精密镜子,镜点公司在温室使用比较脆弱的箔片镜子。它的吸热管同时被喷上钢,而不是电厂的高效率玻璃真空管。

  结果,镜点公司业务开发副总裁约翰·奥唐纳(John O'Donnell)预测,应该是蒸汽成本在每百万英国热量单位(BTUs)3至3.50美元(包括太阳能设备的联邦税收优惠)。他拿这比较了估计的每百万英国热量单位11至12美元的成本,这是传统太阳能集热器,大约4美元是天然气的成本。天然气的传播会扩大,这是因为加州的总额交易管理制度(cap and trade system)计划明年生效,这将增加至少50美分,就是增加每百万英国热量单位的燃气蒸汽成本。

  奥多内尔说,试验工厂揭幕是在现场进行,工厂运营者是贝里石油公司(Berry Petroleum),这是加州最大的独立石油生产商,试验厂想要提供的,是快速检测系统性能和运营成本。它40米长的成行反光镜和集热器将提供约100万英国热量单位的蒸汽,每小时都这样,他承认,这仅仅是1%的该场地天然气消耗量。

  组装和启动这个工厂,只用了短短六周,这使镜点公司跳过太阳能热电厂,盯住了油田市场。 明源能源公司(BrightSource Energy)预计将建成一所太阳能光热蒸汽厂,就在今年,是在加州科灵加(Coalinga)的一个油田,油田运营者是雪佛龙公司(Chevron),是明源公司的投资商。西班牙的阿本戈亚太阳能公司(Abengoa Solar)已建成一些工厂,正在供应太阳能蒸汽,供给加州一家土豆片厂,科罗拉多州(Colorado)的联邦监狱,以及亚利桑那州(Arizona)的一家地下水处理运营公司,阿本戈亚公司说,油田是一个潜在市场,适合它的工业蒸汽系统。

  斯坦福大学(Stanford University)石油工程师托尼·考务塞克(Tony Kovscek)是重油开采专家和镜点公司无偿顾问,他说,他兴奋的是多么容易整合镜点公司的系统与油田燃烧的天然气。“有一个相当可观的碳足迹涉及到这些粘性较大的油,镜点公司创造了可能性,可以减少碳足迹,而且相当显著,”考务塞克说。

  有如何显著,这依赖于油田运营商愿意怎样快速适应,并跟随太阳的周期。考务塞克说,根据目前油田的工序,要求每天供暖24小时,太阳能蒸汽可以取代三分之一的天然气,就是白天烧的天然气。但是他说,初步研究表明,大型太阳能发电厂白天可以注入额外的热量,并削减夜间热量需求,从而取代另外三分之一的油田天然气消耗量。

  说服油田经营者搞实验会需要一些时间,考务塞克说:“这些家伙经营这些项目,是一些最保守的人,你可以想像,他们不喜欢改变事情。”