爱达荷州博伊西地下3000英尺处有一条热水河。自1983年以来，该市一直使用这些水直接为家庭、企业和机构供暖，包括市政厅的四层楼——总共约占市中心的三分之一。这是全国最大的地热供暖系统。
博伊西不需要钻探来获取资源。177华氏度的水在镇外山脚的地质断层中上升到地面。
这是一个可再生能源的梦想。为600万平方英尺的地暖建筑供暖，每月的电费约为1000美元。(该市区域供暖系统的折旧、维护、人员和维修每年的总费用约为75万美元。)
“我们正在为博伊西市92座最大的建筑供暖，”该市的地热协调员乔恩·贡纳尔森(Jon Gunnarson)说。“这些建筑将热量采集，并将其注入注入井中。我们使用它一次，重新注入，再使用它。”
博伊西地区系统是地热能最常被想到的方式——将天然热水注入散热器或用于发电。它被认为是一种地方性的现象——很少有地方有蒸汽热水的地下河——因此地热并没有被视为替代能源景观的一个主要特征。
许多专家认为地热能源是未来世界绿色能源的重要组成部分。
但世界各地的一些专家表示，这种观点是错误的。尤其要感谢在水力压裂技术繁荣时期，石油和天然气行业开发出的深钻技术和有关地下构造的知识，一种称为深地热的地热能可以获取地幔中2到3英里深处的高温。在这个层次的不同深度，地球上的很多地方都含有极热的水或热岩石，水可以被注入并加热，这是一种被称为增强型地热系统的技术。在这两种情况下，热水被抽出来直接用于建筑供热或用蒸汽或热水发电。
“无论我们是在地球表面,当然美国大陆,如果我们足够深的钻可以得到足够高的温度,如博伊西系统工作,”杰佛逊说测试人员,教授康奈尔大学可持续能源系统和地热能源首屈一指的专家。“这不是它是否存在的问题——它存在，而且意义重大。这是一个经济开采的问题。”
尽管地热在替代能源的雷达上几乎不存在，但美国已经生产了37千兆瓦的地热电力，足以为100多万个家庭提供电力。它是世界上最大的生产商，主要分布在加州中部和内华达州西部。加州目前有43座地热发电厂，并准备再建两座。
日落在美国能源部地热测试地点在内华达。照片来源:迪克·伯努瓦
随着许多地区强制性的可再生能源目标和“净零”运动——许多国家承诺到2050年实现经济脱碳——对地热能的兴趣正在迅速增长。许多专家将其视为世界绿色能源未来的一个重要组成部分，因为它可以提供无碳热量和不间断的基本负荷电力，以弥补风能和太阳能的间歇性。冰岛坐落在一个活跃的地质断层线上，利用其无处不在的地热区域供热系统完善了这项技术。中国正在拥抱地热发电，目前开发的地热区域供热系统比其他任何国家都多。
泰斯特说:“地热能一直是开着的。”“它可以提供完全可调度的电力或热能，并且可以像其他可再生能源一样进行扩展。”
在最近的一份报告中，国际可再生能源署(IRENA)预测，到2050年，欧洲的地热产量将增加8倍。2019年美国能源部(DOE)报告-GeoVision:利用脚下的热量-指的是“巨大的未开发的地热潜力”。报告说，通过克服技术和财政障碍，到2050年，通过地热发电可以增加26倍，提供美国8.5%的电力，以及直接供热。
美国能源部地热技术办公室主任苏珊·哈姆写道:“GeoVision模型表明，到2050年，将有超过17,500个直接供暖装置，以及相当于2800多万户使用地热热泵的家庭的供暖和制冷装置。”
利用地热能既昂贵又危险。但随着全球对脱碳经济的关注，许多国家可以提供减轻风险的战略和财政激励，包括税收优惠、成本分担和技术研究。例如，美国能源部已经向犹他州的地热能源研究前沿观测站(FORGE)项目承诺了1.5亿美元，作为增强型地热的研究和测试基地。
一种深层地热“将是你能得到的最接近圣杯的东西，”一个倡导者说。
专家预计，即将上任的拜登政府将推动地热的发展，与特朗普政府形成鲜明对比的是，拜登政府已经做出了削减美国温室气体排放的重大承诺
最近，几种类型的地热正在被越来越多地使用。其中一个已经存在了几十年，与热水无关。这就是所谓的“地源热泵技术”(GSHP)，它利用了空气温度和地面温度的差异。在寒冷的冬天，地面温度在55华氏度左右，比室外温度要高——带有防冻剂的管道在地下循环，将温暖的液体泵入室内。补充热量可以提高温度。在夏天，地面保持凉爽，同样的系统可以提供空调。瑞典在这方面处于世界领先地位，该国五分之一的家庭使用GSHP。然而，对许多房主来说，一个主要的障碍是成本，每套房子可能高达数万美元。
另一种非常不同的地热是一个深闭环。加拿大阿尔伯塔省正在运行一个名为“艾弗循环”的系统。它的特点是一个单孔往下钻了大约1.5英里，然后沿横向钻了类似的长度，穿过极其炎热的地质构造，然后回到地面。整个孔内衬管子，然后注入液体。这是一种天然散热器。当热传导溶液通过管道时，它被地面的高温加热，然后流向管道表面。
说明各种地热技术是如何工作的。美国能源部
由于热力学的本质——热水比冷水轻，而且会上升——这个系统不需要水泵，可以自己持续运行，是一种永动机能量产生器。据埃弗尔说，阿尔伯塔省的一个测试设施正在运行，但是数据还没有公开。德国巴伐利亚的埃弗尔公司正在钻探另一口类似的油井。
艾弗董事会主席、清洁能源研究公司BloombergNEF的主要行业分析师迈克尔·里布瑞奇(Michael Liebreich)告诉这个在线新闻网站充电“如果能以一个合理的价格完成，它将非常接近你所能得到的圣杯。”
测试者对艾弗深闭环概念的声明很感兴趣，但表示很难评估该技术如何工作，因为其性能数据尚未公开。“我认为这是可行的，”他说。“这是一个有多好的问题。”
泰斯特坚信一种叫做开环深地热的技术，也被称为热采矿。在开环系统中，流体在高压下被泵入一个有衬里的钻孔，以打碎热岩石以增加其表面积——本质上是一种水力压裂法。然后将水注入一口井，由地质条件自然加热，然后泵出一口生产井。这两口井在同一地质位置附近，但并不相连。
艾弗尔循环地热系统不需要水泵来运行，热水自然上升到地表，冷水自然下沉。由Eavor
测试人员正在帮助康奈尔大学计划和实施这样的系统，预计今年春天开始钻井。三到四对井将钻至3英里深，每口井将花费600万到700万美元。通过管道、控制和监测地震活动，整个系统最终将花费大约1亿美元，由政府和私人提供资金，泰斯特说。
这是一个很高的价格，但泰斯特说，如果地质条件被证明是可行的，该系统将在未来几十年为这个3万人的校园提供所有的热量。泰斯特说，目前维护该系统的成本可以忽略不计，如果联邦政府对碳排放实行价格，昂贵的地热投资将变得更有吸引力。
虽然深地热在美国还处于早期阶段，但其他国家已经取得了长足的进步，而且这是一项经过验证的技术。冰岛是一个火山岛，拥有丰富的热水资源，并实施了深地热和丰富的近地表资源。该国超过90%的居民的住宅使用地热能直接供暖。
在冰岛工程师的技术帮助下，中国人已经安装了大量地热系统，部分原因是为了消除燃煤带来的令人窒息的污染。泰斯特说:“十年来，中国已经成为世界上最大的地热区域供热部署者。”它是中国摆脱化石燃料的重要组成部分。
地热要成为一种解决方案，就必须克服重大的财政和技术障碍。
在巴黎地下，道格尔含水层(Dogger Aquifer)于1969年首次用于区域供暖，现在为25万户家庭提供热水，而且还在不断扩大。该项目从地下钻1.2英里(约合1.6公里)的地方取水，将热水抽到地面，分配到巴黎周围，然后再注入含水层。
德国也在大力发展地热。例如，慕尼黑的目标是将城市完全转向区域供暖。一个大型的深层地热发电厂计划于2021年上线，为8万户家庭提供热水区域供热，这是德国各地其他正在利用地热资源的发电厂的补充。专家们认为，到2050年，德国的地热能可以从现在的1.2太瓦时(TWh)增加到100太瓦时。
石油和天然气公司利用他们的深孔钻探技术和关于深孔底部的知识，正在探索深地热能。阿尔伯塔省欣顿镇的工程师们正在研究将该镇现有的4000个石油和天然气钻孔中的一部分改造成地热井的可行性。一些洞的底部温度达到了140摄氏度- 284华氏度。
既然地热能如此有前景，为什么深层地热能落后于其他清洁能源呢?主要原因是高昂的前期成本。美国能源部的哈姆在对GeoVision报告的介绍中写道:“要想成为一种全国性的解决方案，地热必须克服重大的技术和非技术障碍，以降低成本和风险。”“考虑到这种活动的费用、复杂性和风险，地热能的地下勘探是这些障碍中最重要的。”
内华达圣埃米迪奥地热发电厂的一口注入井。丹尼斯·施罗德/ NREL
专家说，政府必须帮助资助地热项目，并参与到减少风险的前端。国际可再生能源署(International Renewable Energy Agency)总干事弗朗西斯科•拉卡迈(Francisco La Camera)告诉记者:“必须制定额外的激励措施。Thinkgeoenergy.com这是一个行业网站。“重要的是，政策制定者要考虑到第一阶段的所有风险和成本，以使地热更具吸引力。”
在美国，泰斯特设想通过公共和私人资金首先改造军事基地、医院、学校、大学以及州和联邦政府的综合设施，逐步转向区域供热。
一个虽然罕见的潜在问题是，众所周知，深钻和水力压裂会诱发地震活动并引发地震。著名的例子是2017年在韩国浦项钻探的增强型地热系统。在高压下注入流体，破坏炎热的地质，释放热量，引发了一场5.4级的地震——该地区近期历史上最强的一次——导致135人受伤，造成近3亿美元的损失。
泰斯特说:“无论你在地下做什么，肯定都会有地震活动。”“在任何地下注入作业中，通常都要进行控制和监测。我不认为这是地热面临的最大挑战，最大的挑战是生产力。确保注入井和生产井之间的这些连接系统产生足够的流体，以证明钻到那种深度的经济投资是合理的。”
许多专家认为，地热注定会在世界清洁能源的未来发挥重要作用，但它需要与其他技术相结合。特斯特说:“风能、太阳能、地热能和核能也可以。“这是一个高于一切的战略。”
