尘土飞扬的奈瓦沙小镇坐落在东非大裂谷内，非洲大陆在这里被一分为二。奈瓦沙位于肯尼亚首都内罗毕西北约 90 公里处，每年都会迎来大批游客徒步前往地狱之门国家公园。分裂非洲板块的力量塑造了该地区陡峭的悬崖、陡峭的山谷和起伏的山丘——这种崎岖的景观激发了迪士尼乐园的背景 狮子王.
这些力量也使奈瓦沙成为肯尼亚地热发电行业的前沿。
该国第一口地热井于 20 世纪 50 年代在这里钻探。到 1981 年，肯尼亚拥有第一座地热发电厂，利用可再生资源，利用地球深处产生的热量。如今，奈瓦沙的奥尔卡里亚地热发电项目加上另一个地点的小型设施在满功率运行时能够产生 963 兆瓦的电力。
去年年底，肯尼亚在全球地热能源大国排行榜上排名第七。地热发电占该国能源总产量的 47%，而且这一比例还在不断增长。非洲唯一的另一个地热能生产国埃塞俄比亚于 1998 年开始生产，装机容量仅为 7.5 兆瓦。
但地区性的兴趣正在与日俱增，特别是随着非洲根据联合国可持续发展目标，努力在 2030 年普及能源。非洲大陆约 43% 的人口（约 6 亿人）用不上电力。Dalberg 咨询公司与联合国合作进行的 2021 年分析显示，可再生能源潜力足以满足非洲未来的能源需求，尽管前期成本将高于使用化石燃料来满足这些能源需求。
前达尔伯格公司、气候行动组织创始人 James Mwangi 表示，如果非洲国家寻求可再生能源来实现其电力目标，前期成本将达到 1.5 万亿美元，比化石燃料所需的 1 万亿美元高出约 50% 非洲平台。但由于运营和维护成本较低，可再生能源最终得到了回报。在达尔伯格分析的一种情景中，以可再生能源为主的未来将需要 13 年左右的时间才能与仍大量使用化石燃料的未来实现收支平衡。
姆旺吉表示，通过可再生能源路线，“非洲可以更快地实现普遍能源普及，并最终实现世界上最低的能源成本。”与经常进口的化石燃料相比，可再生能源的本地化性质也可以增强能源安全和独立性。
在东非，地热能是一个有吸引力的选择。由于东非裂谷系统将热量带到地表，所以储量丰富。与风能和太阳能等其他可再生能源一样，地热能不排放二氧化碳。而且它还有额外的好处。“地热能是可靠的，”肯尼亚发电公司（KenGen）的高级地球物理学家 Anna Mwangi 说道，KenGen 是运营 Olkaria 的政府实体（与 James Mwangi 没有关系）。地热源昼夜可用，不依赖于阳光、风或雨。因此，地热能可能比其他一些可再生能源更能适应气候变化。
但与其他可再生能源相比，建立地热发电厂需要更多的资金和专业知识。与任何开发项目一样，它可能会带来社会成本，例如使人们离开自己的土地。
鉴于其长期经验，肯尼亚现在正在向邻国提供援助。“我们正在向该地区国家提供技术支持，帮助他们开发地热潜力，”安娜·姆旺吉 (Anna Mwangi) 说。KenGen 已在埃塞俄比亚和吉布提钻探了多个地热井。
为什么东非是地热能源热点
在全球范围内，地热资源通常位于构造板块的边界，例如太平洋火环周围。在非洲，丰富的地热资源正在形成，新的边界正在形成：东非裂谷系统。系统的具体启动时间没有明确定义；它起源于阿拉伯半岛，然后沿着红海向南流入吉布提。在非洲向南延伸时，裂谷带分成两条臂：东臂终止于肯尼亚和坦桑尼亚边境，而西臂则向南延伸，全长 6,400 公里，穿过 10 多个国家，最后到达莫桑比克。
数百万年来，非洲板块一直以每年几厘米的速度向相反方向被拉动。最终，这种拉伸将把非洲分成两个独立的大陆，并形成两个构造板块：西部的努比亚板块和东部的索马里板块。
这种拉伸还会导致岩浆在裂谷系统的各个点上隆起。奈瓦沙的奥尔卡里亚就是这样的地方之一。在地表之下，熔岩加热地下水。井将热水和蒸汽带到地表。当在高压下利用蒸汽来转动涡轮机时，蒸汽可以发电。然后热水被注入地下以补充地下水源。
目前还没有全面估计东非可以从地热资源中获取多少能源。但专家估计肯尼亚和埃塞俄比亚各可发电 10,000 兆瓦。这大约是肯尼亚总装机容量的三倍，是埃塞俄比亚总装机容量的两倍。
目前，主要是肯尼亚——世界上增长最快的地热发电国家之一——探索了这种深层高温。除了奥尔卡里亚之外，附近的埃布鲁地热田还有一个小场地，可发电 2.4 兆瓦。再往北，Menengai 地热田一座 35 兆瓦的发电厂预计将于今年开业，另外一座发电厂正在开发中。
近年来，随着干旱导致肯尼亚部分水力发电资源减少，地热能的发展得到了推动。安娜·姆旺吉 (Anna Mwangi) 表示，随着气候变化，降雨量和气温预计将变得更加不稳定和极端，地热能可能是更可靠的选择。
法国 Carbonexit Consulting 总裁兼高级市场情报顾问 François Le Scornet 表示，如果考虑到维护造成的停机时间，地热发电厂在高达 90% 的时间里可以以最大功率输出运行。这与核电站相当，可靠性大约是化石燃料发电厂或风电场的两倍（是太阳能的四倍）。事实上，根据国际可再生能源机构和国际地热协会二月份发布的一份报告，随着地热能的兴起，肯尼亚的停电情况已经减少。
从地热井流入的滚烫的热水和蒸汽不仅可以发电，还可以做更多的事情。它们也可以是直接的热源。例如，奈瓦沙附近的奥塞里安花卉农场在夜间用管道输送水来加热温室。温暖的空气使空气变得干燥，以防止真菌破坏玫瑰、康乃馨和其他用于制作世界各地花束的鲜花。在奥尔卡里亚，经过一整天的地狱之门探索后需要放松的游客可以在发电厂附近的地热温泉中浸泡。
如何寻找地热资源
需要一个专家团队来确定某个地点是否适合地热资源勘探。国家研究所的地球物理学家穆罕默德·阿卜杜勒·扎赫 (Mohamed Abdel Zaher) 表示，至少需要有地下水、高温（通常在 150 摄氏度左右或以上）和渗透性岩石，以便热水和蒸汽能够流入生产井。开罗天文学和地球物理学学院。
表面上的某些视觉特征可能会给出初步提示。温泉、热泥坑、间歇泉甚至从地面升起的蒸汽都是地热活动的迹象。另一个线索是某些岩石的存在，例如石灰华或石英等矿脉，表明岩石在与热水相互作用的过程中发生了变化。
在奥尔卡里亚，一个线索是周围地区呈环形，就像一个破火山口，一座倒塌的火山。一系列较年轻的火山穹顶似乎侵入了火山口。
如果表面特征看起来很有希望，地球化学家将介入分析流体和气体样本，以估计热源的深度和温度以及流体的流动位置。可以部署地震仪来推断地下岩石的脆性。岩石具有渗透性很重要，但它需要足够坚固，能够承受下面岩浆加热的冷水的相互作用。
如果所有这些数据看起来都很有希望，勘探钻探就会开始，如果一切顺利，生产井和最终成熟的发电厂将会随之而来。
扎赫和他的同事最近完成了一个项目，该项目可能会帮助非洲大陆的专家在开始昂贵的地面勘探之前将潜在的地热目标归零。“很难预测整个非洲可以生产的精确电力或电力，”他说。但他的团队将一系列地质、地震和其他地球物理数据纳入地理信息系统，以预测最有希望进行地热勘探的地点。该团队去年在《报告》中报告称，最终的地图确定了 14 个具有高地热潜力的地区。 地热能.
前景良好
最近的一项分析确定了非洲 14 个具有开发地热能潜力的地区。这些地点大部分位于东非裂谷系统内。
非洲地热能潜力巨大的地区
高潜力领域
1. 非洲最北端
2. 苏伊士湾、亚喀巴湾（埃及）
3. 红海通道
4. 利比里亚和科特迪瓦
5. 吉布提
6. 埃塞俄比亚主要裂谷
7. 肯尼亚裂谷
8. 阿尔伯特湖裂谷（刚果民主共和国和乌干达）
9. 基伍湖裂谷
10. 坦桑尼亚裂谷
11. 马拉维北部
12. 赞比亚中部
13. 博茨瓦纳 / 南非边境
14. 纳米比亚
毫不奇怪，其中许多地点位于东非裂谷体系内，尽管北非的摩洛哥、阿尔及利亚和突尼斯以及利比里亚、纳米比亚、赞比亚和南非也存在巨大潜力。Zaher 表示，在许多这样的国家，利用地热能直接供暖（就像奥塞里安花卉农场所做的那样，可以应用于各种环境，包括工业加工）可能比发电更可行。说。
在肯尼亚以外的地方工作
KenGen 领导了许多附近国家的地面地热勘探工作。Anna Mwangi 说，除了在埃塞俄比亚和吉布提进行的钻探之外，还在苏丹、乌干达、卢旺达、坦桑尼亚、赞比亚和莫桑比克海岸附近的科摩罗群岛进行了地表研究，以确定潜在的地热资源。
此外，KenGen 与冰岛的 GRÓ 地热培训计划和肯尼亚地热开发公司合作，一直在东非对大学生、能源专业人士和政府官员进行地热资源勘探和开发以及发电厂融资和发电方面的培训。管理。姆旺吉说，在世界银行的帮助下，肯尼亚还建立了地热卓越中心，几年后开放后将为该地区培训专业人员。
然而，即使拥有正确的技术知识，从勘探到地热能生产也可能需要数年时间。事实上，即使打完一口井，发电厂仍可能需要十年或更长时间才能建成并运行。资金限制可能是一个障碍。
Mwangi 说，这就是肯尼亚工程师在 2012 年所面临的情况。油井已经打好，但仍缺乏建设发电厂满负荷发电的资金。
这开辟了一条实验途径。通常，发电厂由距离不同的多口井供应水和蒸汽。但与此同时，一种尚未在世界任何地方实施的新井口方法允许从单口井直接、快速地以低成本发电。
一旦准备好建造永久性发电厂，就可以拆卸井口装置并将其带到另一口井以用于相同目的。肯尼亚已通过这种方式生产了约 85 兆瓦的电力。“这些基础良好的发电厂为我们带来了早期发电效益，同时也创造了收入，”姆旺吉说。“否则，这些生产井将继续受到限制，等待新发电厂的建设和调试。”
地热能的成本
尽管东非对地热能的兴趣和专业知识不断增长，但财政限制仍然是一个障碍。在肯尼亚，钻一口地热井的成本约为 600 万美元，建造一座约 165 兆瓦的发电厂可能还需要 3 亿美元。
“地热能的前期资本成本很高，但运行成本有限，”能源顾问勒斯科内特说。
根据国际可再生能源机构的数据，2021 年新地热装置的全球平均电力成本 (LCOE) 平均为每千瓦时 0.068 美元。LCOE 是能源项目实现盈亏平衡时售电的最低价格。该数字考虑了从建造工厂到运营和维护的生命周期成本。
地热发电的 LCOE 比新水电项目或太阳能光伏阵列高出约 40%，后者的 LCOE 为每千瓦时 0.048 美元。陆上风电场的成本约为其一半，为每千瓦时 0.033 美元，但地热能的成本略低于海上风电场的每千瓦时 0.075 美元。（作为背景，根据联合国的数据，肯尼亚 2019 年的人均能源消耗约为 168 千瓦时）
Le Scornet 表示，需要稳定的融资机制来提供稳定性并减少实际和感知的项目风险。为了应对这一挑战，由欧盟和非洲联盟资助的地热风险缓解基金于 2012 年成立，共同资助地表研究和钻探项目。
“例如，欧盟和非洲开发银行等项目合作伙伴的支持可能会发挥重要作用，特别是在债务水平较高的国家，以及与替代项目的竞争对新地热项目的开发构成明显挑战的国家，”勒斯科内特说。
但并非所有成本都是纯粹的财务成本。肯尼亚的奥尔卡里亚项目展示了社会成本之一。拉林咨询服务公司（Rarin Consulting Services）的首席顾问本·奥勒·科伊萨巴（Ben Ole Koissaba）表示，随着时间的推移，在开发和扩大该项目的过程中，当地半游牧牧民群体马赛社区的一些成员被从他们的土地上迁走，该公司致力于维护原住民社区的土地权利。。马赛族成员科伊萨巴说，重新安置的人们“已与社区其他成员隔绝”。他说，为他们建造的一些住房在文化上并不合适。
尽管一些马赛人认为流离失所是一个悬而未决的问题，但肯尼亚的地热勘探并没有放缓。到 2025 年，该国的目标是将现有产能增加一倍以上，达到 2,500 兆瓦。
