麻省理工學院(MIT)的附屬公司Quaise稱，它將利用被劫持的核聚變技術鑽出歷史上最深的洞並釋放出清潔的、幾乎無限的、超臨界的地熱能源，進而可以為世界各地的化石燃料發電廠重新供電。

我們腳下的熱量

每個人都知道地球的核心是熱的，但它的規模或許仍有能力讓人吃驚。據估計，地核鐵心的溫度約為5200℃，由放射性元素衰變產生的熱量與跟地球形成時殘留的熱量結合而成–當一團旋轉的氣體和塵埃被自身的重力壓成一團時發生了一場災難性的暴力。

哪裡有熱哪裡就有可收穫的地熱能。根據麻省理工學院高級核聚變研究工程師Paul Woskov的說法，地球表面以下有如此多的熱量，只要開發其中的0.1%就可以滿足整個世界2000多萬年的能源需求。

問題在於獲取。在地下熱源自然發生在靠近地表的地方很容易獲得，而且離相關電網足夠近就可以進行經濟上可行的傳輸，地熱成為了完全可靠、全天候的綠色發電的罕見例子。太陽停止照耀，風停止吹拂，但岩石始終是熱的。當然，這些條件是相當罕見的，因此，地熱目前只供應全球能源消耗的0.3%左右。

人類歷史上最深的洞是不夠深的

如果我們能鑽得足夠深，我們就可以把地熱發電站放在我們想要的任何地方。但這比聽起來要難。地殼的厚度在5-75公里之間變化，最薄的部分往往在深海中。

人類曾經成功鑽出的最深的洞是Kola超深孔。這個位於挪威邊境附近的俄羅斯項目於1970年啟動，旨在刺穿地殼直至地幔，其一個鑽孔在1989年達到了12,289米的垂直深度，之後該團隊認為再深入下去是不可行的，並且資金已經耗盡。

在這個深度，科拉小組成員預計溫度會在100℃左右，但實際上他們發現溫度更接近180℃。岩石的密度比預期的低，孔隙比預期的多，這些因素跟升高的熱量結合在一起並造成了噩夢般的鑽探條件。Kola遺址已經完全失修，這個“地獄的入口”–一個人類成就的巔峰（或許是低谷）現在成了一個無名的、被焊死的洞。

德國在80年代末花了相當於25億歐元建造了自己的版本，但德國大陸深層鑽探計劃(KTB)鑽孔只鑽到了9,101米就終止了。同樣，溫度的上升遠遠早於預期，而且KTB團隊還驚訝地發現，這個深度的岩石並不是固體，大量的液體和氣體湧入鑽孔，這使得它們的工作變得更加複雜。

這些溫度高到足以阻撓鑽探過程，但還沒有熱到足以使地熱能源事業大展宏圖。因此，儘管這些項目和其他項目都是寶貴的科學資源，但需要新技術來釋放我們腳下的地熱潛力。

能源直接鑽探

在物理鑽頭難以操作的地方，研究人員一直在測試定向能量束的能力，以加熱、熔化、斷裂甚至在鑽頭接觸到地下室岩石之前將其蒸發。你可以從下面Petra的“Swifty”鑽孔機器人的GIF中看到濺射對堅硬岩石的影響，不過Petra並未透露到底是用什麼來產生這種熱量。

90年代末的軍事實驗顯示了有前景的結果，表明激光輔助鑽井可以比傳統鑽井快10-100倍，你可以打賭這對石油和天然氣公司來說是非常有意義的。

Impact Technologies總裁Kenneth Oglesby在2014年MIT為美國能源部地熱技術項目撰寫的報告中寫道，能源直接鑽探過程將提供一些巨大的優勢：井筒中沒有可能磨損或斷裂的機械系統；沒有溫度限制；容易穿透任何岩石硬度；有可能用耐用的陶土襯墊來取代對外殼/水泥的需求。

最後一點非常有意思–直接能量鑽頭將有效地燒灼它所切開的岩石，在它前進的過程中熔化鑽孔軸並將其玻璃化為玻璃層從而將流體、氣體和其他污染物封住，這些污染物在以前的超深鑽探項目中造成了問題。

但Oglesby寫道，激光並不能解決這個問題。“迄今為止，用激光器實現的最深的岩石穿透力只有30厘米。激光鑽探缺乏進展有基本的物理學和技術原因。首先，岩石提取粒子流與短波能量不相容，短波能量在接觸到所需的岩石表面之前就被（灰塵和粒子云）散射和吸收了。第二，激光技術在能量、效率方面有缺陷，而且太昂貴。”

進入陀螺儀和毫米波能量束

看起來，解決方案可能來自核聚變的世界。為了複製在太陽中心粉碎原子的條件從而釋放最安全和最清潔的核能形式，核聚變研究人員需要產生驚人的熱量。就ITER項目而言，其談論的是持續1.5億度的範圍。聚變研究一直是數十億美元國際政府資金的受益者，因此它加速了其他領域的進展和商業化，否則可能沒有預算。

一個例子是陀螺儀，這是一種最初於1960年代中期在蘇聯開發的設備。陀螺儀在光譜的毫米波部分產生電磁波，其波長比微波短但比可見光或紅外光長。在20世紀70年代初，從事核聚變反應堆託卡馬克設計的研究人員發現這些毫米波是大幅加熱等離子體的絕佳方式，在過去50年裡，陀螺儀的發展在核聚變研究和美國能源部的資助下取得了令人矚目的進展。

事實上，能夠產生超過一兆瓦功率的連續能量束的陀螺儀現在已經可以使用，這對深層鑽探者來說是一個驚人的消息。“頻率為30至300GHz的定向能毫米波岩石鑽探的科學基礎、技術可行性和經濟潛力都很強大，”Ogilvy寫道，“它避免了瑞利散射，在有小顆粒提取羽流的情況下可以比激光源更有效地將能量耦合/轉移到岩石表面1012倍。連續的兆瓦級功率毫米波也可以使用各種模式和波導（管道）系統有效地（>90％）引導到很遠的距離（>10公里），包括使用光滑孔盤繞和連接/連接管的潛力。”

Quaise: 超深層、超臨界地熱發電商業化

2018年，麻省理工學院的等離子體科學與聚變中心推出了一家名為Quaise的企業，其專門致力於使用混合系統進行超深地熱。該系統將傳統的旋轉鑽井跟陀螺儀驅動的毫米波技術相結合，泵入氬氣作為清洗氣體來清潔和冷卻鑽孔，同時將岩石顆粒發射回地表並避開。

迄今為止，該公司已經籌集了大約6300萬美元，其中包括1800萬美元的種子資金、500萬美元的贈款及本月初完成的A輪融資4000萬美元。

Quaise計劃鑽探20公里深的孔，比Kola超深孔要深得多–但Kola團隊花了近20年時間才達到極限，Quaise預計其陀螺儀增強過程只需要100天。而這是假設一個1兆瓦的陀螺儀。

在這些深度，Quaise預計將發現500°C左右的溫度，這已經遠遠超過了地熱能源在效率上的巨大飛躍點。Quaise指出：“水在壓力超過22兆帕、溫度高於374℃時是一種超臨界流體。跟非超臨界電廠相比，使用超臨界水作為工作流體的電廠可以從每一滴水中提取多達10倍的有用能量。以超臨界條件為目標是實現與化石燃料一致的功率密度的關鍵。”

Quaise正在致力於開發全面的、可在現場部署的示範機，它曾這些示範機將在2024年開始運行。它計劃到2026年使其第一個超熱增強型地熱系統達到100兆瓦的運行規模。

下一步是商業天才。Quaise計劃利用現有的基礎設施如燃煤電廠，隨著排放限制越來越嚴格，這些電廠最終將被停用。這些設施已經擁有將蒸汽轉化為電能的巨大能力以及成熟的商業運營商和經驗豐富的勞動力，而且它們預先跟電網相連，所以使用非常方便。Quaise將簡單地用足夠的超臨界地熱能取代他們目前的化石燃料熱源以保持渦輪機無限期地旋轉，而無需另一塊煤或一口沼氣。

Quaise預計在2028年為其第一個化石燃料工廠重新供電，然後繼續完善並在世界各地複制這一過程，因為利用這種鑽探技術，地球上任何地方都應該有熱能。全世界有超8500個燃煤電廠，總容量超過2000千兆瓦，等到2050年，他們都必須找到其他的事情做，所以這個機會顯然是巨大的。

Prelude Ventures董事總經理Mark Cupta說道：“在未來幾十年裡，我們需要大量的無碳能源。Quaise能源公司為我們的星球提供了資源效率最高、幾乎可以無限擴展的解決方案之一。它是對我們目前的可再生能源解決方案的完美補充，使我們能夠在不太遙遠的未來達到可持續的基數電力。”

如果這項技術像預期的那樣運作且經濟上也有好處，那麼陀螺儀的這種新用途可能會最終讓核聚變反應堆失去工作。重要的是，跟工業規模的太陽能和風能相比，它幾乎不佔用表面空間。它還將引發全球地緣政治的轉變，因為每個國家都可以平等地獲得自己的幾乎取之不盡的能源。