麻省理工学院（MIT）的一名研究工程师为纽约州北部一座废弃燃煤电厂制定了绿色计划，而大多数人都认为这座电厂毫无用处。
他希望让电厂重新投入运行，利用陀螺管技术获取地球深处的地热。
负责将该项目商业化的公司认为，如果电厂能够改造成功，同样的流程几乎可以用于全球所有燃煤和燃气电厂。
纽约州北部有一座废弃燃煤电厂，多数人都把它看作毫无用处的遗迹。但麻省理工学院的保罗·沃斯科夫（Paul Woskov）却另有看法。
麻省理工学院等离子体科学与聚变中心的研究工程师沃斯科夫指出，电厂的动力涡轮机仍然完好，输电线路也仍与电网相连。借助他过去14年来一直研究的方法，他希望这座电厂能在十年内重新投入运行，实现完全零碳。
事实上，将沃斯科夫的研究成果商业化的Quaise Energy公司认为，只要能改造一座电厂，同样的流程几乎就能应用于全球所有燃煤和燃气电厂。
利用陀螺管技术获取地球深处的地热
Quaise希望通过开采脚下的能源，实现这些宏大目标。该公司计划将足够多的岩石汽化，钻出世界上最深的井，并大规模开采地热能，以满足人类数百万年的能源需求。相关工程难题尚未全部解决，但Quaise的创始人制定了雄心勃勃的时间表，计划在2026年前开始从试验井中获取能源。
如果这项计划依赖的是一种全新且未经验证的技术，人们或许更容易将其斥为不切实际。但Quaise的钻井系统以一种名为陀螺管的微波发射装置为核心，这种装置数十年来一直用于研究和制造领域。
“一旦我们解决了传输纯净波束、并使其在高能量密度下运行而不发生击穿等眼前的工程问题，进展就会很快，”沃斯科夫解释道。他与Quaise没有正式的隶属关系，但担任该公司的顾问。“进展会很快，因为陀螺管这项基础技术已经可以商用。你现在就可以向公司下单，让他们交付一套系统——当然，这些波束源从未被用于全天候运行，但其设计能够支持长时间运转。我认为，如果我们解决了这些工程问题，五六年内就能让一座电厂投入运行。我对此非常乐观。”
数十年来，沃斯科夫和许多其他研究人员一直在核聚变实验中使用陀螺管加热材料。然而，直到2008年，麻省理工学院能源倡议（MITEI）发布一项征集新型地热钻井技术提案的通知后，沃斯科夫才想到将陀螺管用于新的领域。
“陀螺管在一般科学界并没有得到广泛宣传，但我们这些从事聚变研究的人知道，它是一种功率非常强大的波束源——有点像激光，只是频率范围不同，”沃斯科夫说。“我当时想，为什么不把这些高功率波束射向岩石、将其汽化钻出井孔，而不是把它们用于聚变等离子体呢？”
近几十年来，其他可再生能源的发电量大幅增长，地热能却陷入停滞，主要原因是只有在自然条件允许于相对较浅的深度（地表以下最深约400英尺）开采能源的地区，才有地热电厂。在达到一定深度后，常规钻井就变得不切实际，因为更深处的地壳温度更高、硬度也更大，会加速机械钻头的磨损。
沃斯科夫提出用陀螺管波束汽化岩石，这个想法开启了他的研究之旅，而且这段旅程至今未曾真正结束。在获得麻省理工学院能源倡议的一些资金支持后，他开始进行测试，很快就把办公室摆满了小块岩石样本——这些样本是他用麻省理工学院等离子体科学与聚变中心一台小型陀螺管发出的毫米波轰击过的。
2018年前后，沃斯科夫的岩石样本引起了卡洛斯·阿拉克（Carlos Araque，2001届学士、2002届理学硕士）的注意。他曾在油气行业工作多年，当时担任麻省理工学院投资基金The Engine的技术总监。
同年，阿拉克和曾在地热公司AltaRock Energy工作的马特·胡德（Matt Houde）创立了Quaise。随后，美国能源部向Quaise提供了一笔拨款，支持该公司使用更大型的陀螺管扩大沃斯科夫实验的规模。
团队希望用这台更大型的设备汽化钻出一个深度达到沃斯科夫实验室实验井10倍的井孔，预计在今年年底前完成。之后，团队将汽化钻出一个深度达到前一个井孔10倍的井孔——胡德称之为“百比一”井孔。
“美国能源部特别关注这一点，因为他们想解决在更长井段内清除物料所带来的挑战——换句话说，我们能否证明岩石汽化产生的蒸气已被彻底排出？”胡德解释道。“我们相信，百比一测试也能让我们有信心把原型陀螺管钻井设备运到现场，开展首次现场演示。”
百比一井孔的测试预计将在明年某个时候完成。Quaise还希望明年年底开始在现场测试中汽化岩石。这个紧凑的时间表反映了沃斯科夫已经在实验室取得的进展。
虽然还需要开展更多工程研究，但团队最终预计能够安全地钻探和运营这些地热井。胡德说：“我们相信，凭借保罗过去十年在麻省理工学院的工作，大多数核心物理问题，甚至可能是全部，都已经得到解答和处理。我们真正需要解决的是工程挑战。这并不意味着它们容易解决，但我们并没有在对抗物理定律；物理定律本身没有答案可言。更重要的是克服一些技术和成本方面的难题，让这项技术能够大规模应用。”
该公司计划在2026年前开始从试验性地热井中获取能源，这些井所抵达岩层的温度最高可达500摄氏度。之后，团队希望利用其系统改造燃煤电厂和天然气电厂。
胡德说：“我们相信，如果能钻到20公里深，就能在全球超过90%的地点获取这种超高温热能。”
Quaise与美国能源部合作，着力解决他们认为钻探前所未有的深度和压力井孔所面临的最大未解问题，例如如何清除物料，以及确定哪种套管最适合保持井孔稳定和畅通。针对井身稳定这一问题，胡德认为还需要进行更多计算机建模，并预计在2024年底前完成建模。
在现有电厂钻井，能让Quaise比申请许可新建电厂和输电线路更快推进工作。此外，如果让其毫米波钻井设备与全球现有钻机兼容，该公司还能够利用油气行业遍布全球的劳动力。
胡德说：“在我们能够利用的这些高温下，我们产生的蒸汽温度非常接近、甚至可能超过当今燃煤和燃气电厂的运行温度。因此，我们可以找到现有电厂，对他们说：‘我们可以开发地热田，从地下产生蒸汽，温度与燃煤驱动涡轮机时相同，从而替代95%至100%的煤炭用量，直接取代碳排放。’”
创始人认为，在如此短的时间内转变全球能源系统，对于避免最具灾难性的全球变暖情景至关重要。
胡德说：“过去十年，可再生能源取得了巨大进展，但从大局来看，我们目前推进得远远不够快，无法达到限制气候变化最严重影响所需的里程碑。深层地热是一种能够在任何地方扩展规模的能源资源，还可以利用能源行业庞大的劳动力，让从业者迅速转用自身技能，服务于一种完全零碳的能源。”
