世界首例：美国海岸附近的水下火山产生净正电力

一个工程团队将一台发电机放入海底，并利用水下火山的热量来运行它。他们想知道它是否能产生比运行所需更多的电力。

在 8.7 秒的时间里，系统就这么做了。

总部位于西雅图的 Endurance Energy 于 10 月 19 日在公司新闻稿中公布了阿德利实验的结果。

此次测试在轴向海山进行，这是一座距离俄勒冈州约 480 公里（300 英里）的水下火山。这里的温泉从海面以下约 1,500 米（5,000 英尺）的海底涌出。

水从火山下方的熔岩中获取热量。海水渗入海底裂缝，在地下升温，然后通过称为热液喷口的开口流回海洋。

Endurance 的工程师着手捕获部分热量。在陆地上，地热发电厂已经使用地下的热水或蒸汽来发电。热量驱动称为涡轮机的纺纱机，涡轮机带动发电机。这种能源不依赖于阳光或风。

为了使其在海底工作，该团队首先需要有足够的热水流过其设备。工程师们在海底钻了一口深达 16 米（52 英尺）的井，在井内安装了一根管道，并将其固定到位。

水的温度约为 260°C (500°F)，但其流量太有限，无法运行发电机。

工程师将阿德利连接到附近的自然通风口。因此，成功测试的热量来自已经从海底流出的水。

在 9 月 27 日的实验中，水温约为 281°C (538°F)。该深度的高压使水在远高于其表面沸腾温度 100°C (212°F) 时仍能保持液态。

当系统运行时，其涡轮机达到每分钟约 26,000 转。

该团队从西雅图控制设备。科学家们已经使用连接到海岸的仪器监测这座活水下火山。由华盛顿大学运营的一个名为“区域电缆阵列”的现有海底电缆网络为“耐力”号的实验提供了连接。

泵和其他部件也消耗电力。扣除该需求后，该公司的新闻稿称，在 8.7 秒的时间间隔内，中位剩余电量约为 2 千瓦，峰值为 16.5 千瓦。

研究人员此前曾利用海底喷口发电。在发表于的一项研究中 应用能源 2016年，一个中国团队描述了一种将热喷口水和冷海水之间的温差转化为电能的装置。它在现场测试期间持续产生 2.6-3.9 瓦的功率，并为数据记录器和 LED 灯供电。

Endurance 的长期目标是为陆地客户提供服务。该公司表示，其第一个商业项目正在汤加开发，汤加是一个太平洋岛国，其电网主要依赖进口柴油。它的目标是在 2027 年首次发电。

实现这一目标将需要更长的时间。当保护电池免受过大电流影响的安全系统启动时，阿德利的运行停止了。大约 10 分钟后，泵电源线在尝试重新启动时出现故障。

Endurance 创始人兼首席执行官安德鲁·雷德 (Andrew Redd) 告诉 ScienceAlert：“Endurance 的下一款 100kW 测试发电机 Gentoo 是 Adélie 的升级版。它于今年冬天部署，目标是更高功率和更长时间的运行。”

雷德表示，更新后的设备将解决测试过程中遇到的电池保护和泵电缆问题。

“Endurance 明年将推出一款新钻机，最大深度将达到 500m，”Redd 说道。

这大约是 1,640 英尺，而当前钻机的最大深度为 80 米（260 英尺）。该公司预计更深的井将提供更大的水流量。雷德表示，该团队仍然需要实现钻井的持续发电，并开发能够可靠运行数月或数年的设备。

这些数字描述了运行期间的发电量。它们没有考虑运输、钻孔和安装所消耗的能源。这些测量结果来自 Endurance，其公告中没有报告结果的同行评审论文。

环境问题也依然存在。喷口周围的微生物利用化学物质获取能量，而管虫和其他动物则依赖这些微生物。

耐力公司表示，它选择的钻探地点远离通风烟囱和附近的动物。该公司报告称，监测发现该地点周围的生活没有明显变化。公告称，40多个水、岩石和矿物样本被送往独立实验室进行分析。长期影响仍有待确定。

雷德说：“我们认识到，持续运行多年的大型系统可能会影响周围的水体、生物群落和海底栖息地。”

雷德补充说，该公司正在与独立研究人员合作进行进一步的分析和研究。

实验表明，发电机可以短暂地产生比消耗的更多的电力。接下来的测试是能否继续运行。更长的部署也将有助于确定它如何影响周围的海洋。