地下巖層可以以多種方式儲(chǔ)存能量。雖然化學(xué)能源儲(chǔ)存（例如地下甲烷儲(chǔ)存）可能是最廣泛的方法，但能源也可以作為潛在的機(jī)械能（例如通過(guò)壓縮空氣儲(chǔ)存）或熱能儲(chǔ)存，以供未來(lái)使用。地下能源儲(chǔ)存地質(zhì)技術(shù)的兩個(gè)不同亞科包含：地下熱能儲(chǔ)存和地下機(jī)械能源儲(chǔ)存，這兩者都利用了地?zé)?/a>工業(yè)的發(fā)展。地下熱能儲(chǔ)存由熱源熱源組成；以電到熱的形式儲(chǔ)存電力；或儲(chǔ)存冷的。地下熱能儲(chǔ)存可直接用于地區(qū)供暖應(yīng)用，但也可用于長(zhǎng)時(shí)間供電，這種技術(shù)也被稱為地?zé)?/a>電池儲(chǔ)能技術(shù)或卡諾電池儲(chǔ)能。

 

地下熱能儲(chǔ)存裝置包括多種類型的地下儲(chǔ)存裝置：封閉系統(tǒng)，如鉆孔熱能儲(chǔ)存，鉆孔區(qū)域在表面以下約250米處儲(chǔ)存熱量；和開(kāi)放的系統(tǒng)，如含水層的熱能存儲(chǔ)（ATES）淺含水層（小于30°C，地下小于400m），深層含水層和水庫(kù)（以上90°C，深于1 000 m），現(xiàn)有濾水井和漂流礦井儲(chǔ)能。

水庫(kù)可以進(jìn)入不適合飲用的鹽水含水層，或在沉積油井中，熱量可以儲(chǔ)存在熱堆形成。之后，儲(chǔ)存的熱量可以被回收用于發(fā)電或直接加熱，就像目前在荷蘭廣泛使用的地區(qū)供暖應(yīng)用一樣。目前正在進(jìn)行地下熱能儲(chǔ)存的示范項(xiàng)目展示了代爾夫特（NL）和柏林（DE）含水層儲(chǔ)熱、達(dá)姆施塔特（DE）和（CZ）鉆孔儲(chǔ)熱層以及波鴻（DE）和康沃爾（英國(guó)）的儲(chǔ)熱。地下熱能儲(chǔ)存很有趣，因?yàn)樗膬?chǔ)存容量大和相對(duì)地下空間要求小。

 

利用多余的電力將水泵入由水力壓裂產(chǎn)生的地下水庫(kù)，機(jī)械地下儲(chǔ)能（或地質(zhì)力學(xué)抽水蓄能是一種更創(chuàng)新的地下儲(chǔ)能形式，基于最近的改進(jìn)。該過(guò)程將能量以彈性勢(shì)能的形式儲(chǔ)存在儲(chǔ)層中，直到它需要恢復(fù)為止。當(dāng)脫水時(shí)，水被釋放來(lái)驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電這種方法可以集成到或與地?zé)岚l(fā)電廠，利用來(lái)自周圍巖層的熱量和儲(chǔ)存來(lái)自地下壓力的勢(shì)能，將其定位為地?zé)崮茉?/a>技術(shù)項(xiàng)目的一個(gè)評(píng)估條件。

 

這些形式的儲(chǔ)能裝置的技術(shù)特點(diǎn)是什么？

除了已經(jīng)商業(yè)化用于相對(duì)較淺深度的技術(shù)外，更深的地下熱能儲(chǔ)存技術(shù)（特別是地質(zhì)機(jī)械泵能儲(chǔ)存e）也有前景，但其潛力、效率、成本和環(huán)境影響尚不確定，因?yàn)檫@些因素在項(xiàng)目之間可能顯著不同。

 

地下熱能儲(chǔ)存

效率取決于儲(chǔ)層的性能，如孔隙率、滲透率和不滲透密封層的存在，以減少熱損失，估計(jì)范圍從30%到90%以上。儲(chǔ)層深度的關(guān)鍵，更深的井意味著更高的鉆井和抽水成本。一個(gè)1 500米深的存儲(chǔ)設(shè)施的成本成本將高出近50%比500米的設(shè)施要多，而且至少需要5倍的電力來(lái)抽水。

然而，在1 500 m時(shí)，比較淺的儲(chǔ)層的熱損失可以減少更多，因此需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)撵`敏度分析才能更好地定量?？萁叩?a href="http://m.rijz.cn/t/油井.html" >油井是首選的地點(diǎn)，但其他地質(zhì)構(gòu)造也可能很合適。

 

存儲(chǔ)時(shí)間因項(xiàng)目和試點(diǎn)而異：例如，加州的一個(gè)項(xiàng)目旨在將200°C產(chǎn)生的太陽(yáng)熱量存儲(chǔ)到1 000小時(shí)。在大型含水層中，地下水結(jié)構(gòu)是非常具有成本效益的存儲(chǔ)系統(tǒng)，并且具有相當(dāng)大的容量（季節(jié)性持續(xù)時(shí)間是可行的），盡管需要許多測(cè)試來(lái)評(píng)估水庫(kù)的質(zhì)量。

 

盡管利用現(xiàn)有的石油結(jié)構(gòu)和知識(shí)可以降低開(kāi)支，但成本仍有待大規(guī)模證明。盡管不確定性仍然存在（而且它們高度依賴于所使用的假設(shè)），但初步估計(jì)表明，資本成本必須下降30-50%，才能與抽水水力儲(chǔ)存的平均資本成本競(jìng)爭(zhēng)（承認(rèn)不同項(xiàng)目的資本成本差異很大）。

 

機(jī)械地下儲(chǔ)能

美國(guó)在德克薩斯州的試點(diǎn)項(xiàng)目顯示，往返效率為70-75%，存儲(chǔ)時(shí)間最高可達(dá)10小時(shí)，與長(zhǎng)時(shí)間電池（通常約8小時(shí)）和小型抽水水力蓄能器的存儲(chǔ)容量相當(dāng)。與地下熱能儲(chǔ)存一樣，機(jī)械地下儲(chǔ)能系統(tǒng)可以利用廢棄的油井，通過(guò)地下地?zé)?/a>活動(dòng)注入和加熱水來(lái)發(fā)電和/或熱量。

然而，成本仍然不確定，可能在很大程度上依賴于干燥和抽水費(fèi)用。如果可以從石油和天然氣活動(dòng)中獲得顯著的學(xué)習(xí)，就可以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)大的成本降低。諸如地震活動(dòng)、地下水污染、水過(guò)度使用和棲息地影響等潛在風(fēng)險(xiǎn)需要進(jìn)一步研究。為了開(kāi)發(fā)這些技術(shù)，并將對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和公共衛(wèi)生的風(fēng)險(xiǎn)降至最低。