Bagaimana Gelung Geoterma CO₂ China Sedalam 2,500 Meter Berfungsi

Projek geoterma gelung tertutup menggunakan karbon dioksida superkritikal yang mula beroperasi di Zhengzhou, China, ialah demonstrasi sistem pemanasan — bukannya loji janakuasa geoterma. Dilancarkan pada 19 Mei 2026 oleh China Huaneng, projek ini mengitar CO₂ melalui telaga tertutup sedalam kira-kira 2,500 meter untuk menyerap haba daripada batuan di sekeliling. Haba itu kemudian dipindahkan kepada litar air berasingan bagi pemanasan ruang kediaman pada musim sejuk. 613

Kepentingan projek ini terletak pada percubaan mendapatkan haba geoterma tanpa mengeluarkan air bawah tanah. Namun, pencapaian semasa wajar dilihat sebagai tonggak operasi awal — bukan bukti bahawa geoterma gelung tertutup sudah mampu menjana elektrik 24 jam dengan kos rendah.

Cara sistem Zhengzhou berfungsi

Telaga itu menggunakan susunan sepaksi dengan dua laluan aliran dalam satu sistem tertutup. CO₂ yang lebih sejuk dan bertekanan tinggi dihantar ke bawah melalui satu laluan, manakala CO₂ yang telah dipanaskan naik semula ke permukaan melalui laluan yang lain. Pada kedalaman tersebut, haba daripada formasi batuan bergerak melalui struktur telaga ke CO₂ yang beredar. Di permukaan, CO₂ yang kembali melepaskan haba kepada air yang digunakan dalam sistem pemanasan berpusat. CO₂ kekal di dalam litar tertutup dan tidak bercampur dengan formasi bawah tanah. 6713

Reka bentuk ini berbeza daripada loji geoterma hidroterma konvensional. Sistem konvensional biasanya mengepam air panas semula jadi daripada takungan bawah tanah yang telap, kemudian menguruskan air tersebut — lazimnya melalui proses suntikan semula.

Sebaliknya, gelung tertutup boleh mengambil haba yang tersimpan dalam batuan walaupun aliran air bawah tanah tidak mencukupi untuk menyokong sistem terbuka.

Mengapa menggunakan CO₂, bukan air bawah tanah?

Projek ini menggunakan CO₂ superkritikal sebagai medium pemindahan haba. Dalam keadaan tekanan dan suhu tertentu, CO₂ mempunyai gabungan sifat seperti gas dari segi kebolehgerakan dan seperti cecair dari segi ketumpatan. Rasional kejuruteraan yang dilaporkan ialah sifat ini boleh membantu CO₂ beredar dengan rintangan aliran yang lebih rendah sambil memindahkan haba dengan berkesan di dalam telaga yang dalam. 613

CO₂ juga berpotensi menghasilkan kesan termosifon. Apabila CO₂ menjadi panas semasa bergerak naik, ketumpatannya berkurangan berbanding CO₂ yang lebih sejuk ketika turun. Perbezaan ketumpatan itu boleh membantu menggerakkan peredaran dan mengurangkan kerja pengepaman. Bagaimanapun, ia tidak menghapuskan keperluan terhadap peralatan di permukaan dan tidak menjamin kos operasi yang rendah.

Antara kelebihan berpotensi sistem gelung tertutup ialah:

• Tidak memerlukan pengambilan atau suntikan semula air bawah tanah.
• Medium kerja kekal terasing daripada formasi batuan di sekeliling.
• Berpotensi mengurangkan sebahagian masalah kerak mineral dan pengendalian air garam panas yang biasa dikaitkan dengan sistem terbuka.
• Membolehkan haba geoterma dimanfaatkan di kawasan yang mempunyai batuan panas tetapi kebolehtelapan takungan semula jadi yang rendah. 613

Namun, semua ini ialah kelebihan pada peringkat sistem, bukan jaminan prestasi komersial. Haba masih perlu bergerak melalui batuan dan dinding telaga dengan cukup pantas untuk memenuhi output yang diperlukan.

Apa yang telah dicapai di Zhengzhou?

Laporan awam menyatakan CO₂ memasuki sistem pada kira-kira 8°C dan kembali ke permukaan pada kira-kira 22°C. Berbanding pendekatan pengekstrakan haba berasaskan air, projek ini dilaporkan meningkatkan kapasiti pengekstrakan haba kira-kira 20% dan mengurangkan penggunaan tenaga pemanasan seunit kira-kira 10%. Ia direka untuk membekalkan pemanasan berpusat pada musim sejuk kepada lebih 18,000 meter persegi ruang kediaman. 3613

Angka tersebut menunjukkan aplikasi pemanasan yang berguna, tetapi tidak membuktikan penghasilan elektrik. Suhu pulangan yang dilaporkan dan output semasa lebih berkaitan dengan skala pemanasan, manakala bukti yang tersedia tidak menunjukkan projek ini menjana elektrik.

Terdapat juga perkara penting berkaitan istilah. “CO₂ superkritikal” merujuk kepada konsep medium kerja dan keadaan tekanan-suhunya dalam sistem. Ringkasan operasi yang tersedia kepada umum tidak menetapkan profil tekanan dan suhu penuh pada setiap titik di bawah tanah. Satu laporan sekunder memberikan angka suhu masuk dan keluar yang berbeza; oleh itu, angka 8°C hingga 22°C yang sering diulang wajar dianggap sebagai angka operasi yang dilaporkan, bukan gambaran termodinamik lengkap bagi keseluruhan gelung. 34

Bolehkah ia menghasilkan elektrik beban asas 24 jam?

Haba geoterma tersedia secara berterusan, tidak seperti sumber angin dan solar yang berubah mengikut cuaca serta waktu siang. Secara teori, sistem gelung tertutup yang mencapai batuan cukup panas dan mengedarkan bendalir pada kadar mencukupi boleh membekalkan haba yang stabil sepanjang masa dan, pada suhu lebih tinggi, menghasilkan elektrik.

Namun, projek Zhengzhou belum membuktikan perkara itu. Penjanaan elektrik memerlukan aliran haba berguna yang jauh lebih besar serta suhu yang sesuai untuk kitaran penukaran kuasa. Fungsi semasa projek ini ialah pemanasan kediaman, maka dakwaan bahawa ia sudah membuktikan kuasa geoterma 24 jam akan melampaui bukti yang tersedia.

Persoalan ekonomi pula lebih besar. Pemodelan menunjukkan sistem gelung tertutup mungkin mencapai kos yang kompetitif bagi penghasilan haba, tetapi kos elektrik biasanya hanya boleh menjadi kompetitif selepas kos penggerudian dikurangkan dengan ketara. Satu kajian berasingan mendapati sistem simulasi pada takungan bersuhu 180°C masih boleh gagal mendapatkan semula kos sepanjang hayat projek, walaupun menggunakan 30 cabang sisi dan kadar pengeluaran 75 kilogram sesaat.

Mengapa telaga berbentuk U yang lebih dalam sedang diterokai?

Telaga sepaksi mempunyai permukaan pertukaran haba yang agak terhad. Reka bentuk berbentuk U atau gelung-U yang lebih dalam cuba meningkatkan keluasan tersebut dengan menggerudi dua kaki menegak yang disambungkan oleh bahagian mendatar panjang melalui batuan panas. Laluan bawah tanah yang lebih panjang memberikan lebih banyak sentuhan dengan formasi batuan dan berpotensi meningkatkan jumlah haba yang dipindahkan kepada bendalir yang beredar.

Geometri ini menangani satu batasan utama sistem telaga tunggal: untuk mendapatkan kuasa yang berguna, sistem memerlukan kawasan sentuhan batuan yang mencukupi, suhu tinggi dan aliran stabil dalam tempoh operasi yang panjang.

Namun, reka bentuk tersebut turut menambah kerumitan penggerudian berarah, risiko penyiapan telaga dan kos modal. Bukti yang dibekalkan tidak menetapkan kedalaman, prestasi, status pembinaan atau kos tepat bagi mana-mana projek telaga berbentuk U China yang lebih dalam. Oleh itu, pendekatan ini lebih wajar dilihat sebagai hala tuju pembangunan, bukan penyelesaian komersial yang telah terbukti.

Halangan kejuruteraan dan ekonomi

Cabaran utama bukan sekadar mencari batuan panas. Cabarannya ialah membina penukar haba bawah tanah yang tahan lama dan beroutput tinggi pada kos yang boleh ditebus melalui jualan haba atau elektrik.

Antara halangan penting ialah:

• Kos penggerudian dalam serta pembinaan bahagian telaga berarah atau bercabang.
• Keperluan mewujudkan kawasan pertukaran haba bawah tanah yang mencukupi.
• Mengekalkan integriti telaga dan pengedap yang boleh dipercayai pada suhu serta tekanan tinggi.
• Mengurus kakisan, kehilangan haba dan tingkah laku CO₂.
• Mengelakkan “litar pintas terma” antara laluan aliran turun dan aliran naik.
• Membangunkan pelantar gerudi, mata gerudi, peralatan bawah tanah dan bahan yang mampu beroperasi dalam persekitaran batuan dalam yang ekstrem.

Satu ulasan dalam jurnal Nature menganggarkan kos satu set telaga bercabang dalam sesetengah keadaan sekitar AS$50 juta hingga AS$100 juta, selain menegaskan bahawa keuntungan bergantung pada output serta permintaan tempatan. Ulasan itu turut mengenal pasti satu kekangan asas: sistem gelung tertutup banyak bergantung pada pengaliran haba secara konduksi daripada batuan sekeliling, yang lebih perlahan berbanding perolakan dalam takungan geoterma yang mengalir secara semula jadi.

Inilah sebabnya pemanasan berpusat mungkin menjadi peluang komersial lebih awal berbanding penjanaan elektrik. Sesebuah projek boleh menjual haba bersuhu sederhana terus kepada bangunan berdekatan tanpa menukarkannya kepada elektrik terlebih dahulu. Loji kuasa pula memerlukan sumber yang lebih panas, kadar aliran lebih tinggi dan peralatan penukaran yang lebih mahal.

Apa yang ditunjukkan oleh projek Eavor di Jerman?

Projek Eavor di Geretsried, Bavaria, menjadi perbandingan penting. Pada 4 Disember 2025, projek itu mula membekalkan elektrik kepada grid Jerman daripada sistem geoterma gelung tertutup bercabang yang dimeterai — yang dilaporkan sebagai projek komersial pertama seumpamanya berbuat demikian.

Projek tersebut dikaitkan dengan kapasiti reka bentuk penuh kira-kira 8.2 megawatt elektrik dan 64 megawatt haba. Gelungnya menggunakan telaga bawah tanah yang panjang, bukannya bergantung pada takungan air panas semula jadi yang produktif. Bagaimanapun, hanya gelung pertama daripada empat gelung yang dirancang sedang beroperasi setakat Mac 2026. Ini menjadikan Geretsried satu demonstrasi penting kebolehlaksanaan teknikal, sementara pembinaan penuh dan ekonominya masih menjadi persoalan terbuka. 17

Zhengzhou dan Geretsried menunjukkan dua tahap dalam idea yang lebih besar. Zhengzhou menunjukkan bahawa peredaran CO₂ dalam sistem tertutup boleh menghasilkan haba geoterma yang berguna. Geretsried pula menunjukkan bahawa gelung tertutup bercabang boleh menghantar elektrik ke grid.

Namun, kedua-duanya belum membuktikan bahawa geoterma gelung tertutup boleh digunakan dengan murah di semua lokasi, atau sudah bersedia menggantikan penjanaan elektrik konvensional.

Kesimpulan

Projek Zhengzhou China paling tepat difahami sebagai ujian praktikal terhadap prinsip “mengambil haba tanpa mengambil air bawah tanah”. Telaga sepaksi sedalam 2,500 meter, litar CO₂ tertutup, peningkatan kapasiti pengekstrakan haba yang dilaporkan sekitar 20% dan perkhidmatan pemanasan seluas lebih 18,000 meter persegi menjelaskan mengapa pendekatan ini menarik perhatian. 613

Teknologi ini berpotensi membuka lebih banyak lokasi kepada tenaga geoterma dengan memisahkan proses mendapatkan haba daripada keperluan terhadap aliran air bawah tanah semula jadi. Namun, laluan menuju elektrik 24 jam bergantung pada penyelesaian masalah yang lebih sukar: penukar haba yang lebih dalam dan lebih besar, penggerudian suhu tinggi yang boleh dipercayai, prestasi terma jangka panjang serta pengurangan besar-besaran dalam kos modal.

Bukti setakat ini menyokong sikap optimistik yang berhati-hati — bukan dakwaan bahawa satu kejayaan komersial berskala besar sudah terbukti.