想象一下，发电厂能源源自脚下深处的热量，能日夜提供不受天气或阳光影响的可再生能源。增强型地热系统(EGS)可在地球深处(最深达15公里、温度超400°C)利用地球内部热量，但传统泵在极端环境中易失效，如何可靠抽取地热流体成为难题。

一名专注创新能源技术的工程师及其团队，受石油工业启发，找到了新答案——气举技术。地热流体位于地下深处人造裂缝中，处于极热高压条件，目前电潜泵(ESP)等开采方法在这些恶劣条件下易迅速失效，传统ESP在200°C以上就会失效，限制了对最热、最宝贵地热资源的开发。

全球超80%的油井采用气举技术，通过将压缩气体注入地下深处提升液体至地面。但地热流体与石油不同，价格和能量密度更低，开采需高效以保持经济可行性，此前在石油开采中被忽视的效率挑战，在地热利用中变得至关重要。

西弗吉尼亚大学机械、材料与航空航天工程系团队将问题带入实验室，设计并3D打印了一种名为气体喷射器的装置，其带有微型喷射器，可将压缩气体以微小气泡形式分散到地热流体中。通过100多次规模化实验和先进数值模型，确定了最佳设计参数：一个带有51个小孔的分布器，以及一个直径约为流体管道直径95%的精心设计的内部通道(文丘里管)。优化后的分布器能均匀产生更小气泡，与未使用分布器的传统方法相比，流体提取率提高约24%。

小气泡之所以重要，是因为其能平稳高效向上流动，提高注入气体的升力。气泡上升时膨胀，降低流体密度，使地热流体更易、更经济地被泵送到地面。

现实中的地热井环境恶劣、富含矿物质，易堵塞设备。为测试喷射器设计的坚固性，团队特意堵塞许多微小孔口，结果发现，即使堵塞率高达62%，喷射器仍优于传统注入方法，这种韧性对实际部署至关重要。

为验证实验室研究结果，团队使用验证过的数值模型，将实验结果外推至一口4000英尺深的真实地热场景。结果显示，优化后的喷射器在相同注气速率下，地热流体产量预计可提高30%，为实际应用带来希望。

增强型地热系统潜力巨大，能提供持续、可再生的基荷发电，同时降低环境影响，但释放潜力的关键在于克服技术挑战。目前，团队正准备在已投产的地热井中测试优化后的喷射器，成功现场演示将为其实际可行性提供确凿证据，推动更广泛应用。随着可再生能源需求增长，此类实用创新或极大改变我们利用地球能源的方式。

更多信息：Ansan Pokharel 等人，《从增强型地热系统中提取地热流体：气举分布器的优化》，《地热能》(2025 年)