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石头也能发电?埋在地下两千米的干热岩,即将改变世界的清洁能源

放大字体  缩小字体 发布日期:2023-02-11   来源:风电网   作者:节能风电   浏览次数:104
核心提示:从第三次工业革命发展至今,人类已经不得不去面对一项事关全人类生存和发展的重要问题,那就是能源短缺问题。为了解决能源短缺的问题,世界各国都在积极地寻找着能够利用起来的新型清洁能源形式。这其中,自然少不了最受人们关注的风力、火力以及水力发电等清洁能源,但这些清洁能源大家都已经耳熟能详,我们也就不在本期节目中做过多的赘述。今天,我们真正要向大家介绍的,却是一种隐藏在最不起眼的岩石中的新型清洁能源。早在1970年,一位名叫莫斯的美国人和他的同伴史密斯就提出了干热岩发电这一清洁能源技术。干热岩发电技术,就是我们所说

   

从第三次工业革命发展至今,人类已经不得不去面对一项事关全人类生存和发展的重要问题,那就是能源短缺问题。
为了解决能源短缺的问题,世界各国都在积极地寻找着能够利用起来的新型清洁能源形式。
这其中,自然少不了最受人们关注的风力、火力以及水力发电等清洁能源,但这些清洁能源大家都已经耳熟能详,我们也就不在本期节目中做过多的赘述。
今天,我们真正要向大家介绍的,却是一种隐藏在最不起眼的岩石中的新型清洁能源。
早在1970年,一位名叫莫斯的美国人和他的同伴史密斯就提出了干热岩发电这一清洁能源技术。
干热岩发电技术,就是我们所说的藏在岩石中的新清洁能源发电技术。
干热岩其实就是埋藏在地下2000~6000米深处的,一种没有水或蒸汽的热岩体,其主要构成成份是各种变质岩或结晶岩类岩体;由于干热岩埋藏在地下,距离地核过近的原因,所以干热岩的温度通常都在150~650摄氏度之间。
其实,干热岩技术的发现在一定程度上减轻了我国对能源进口的依赖。
自1993年以来,我国就从净能源出口国变成了纯粹的净能源进口国,国内净能源的生产与消耗根本不成正比,这也就导致我国对进口外来能源的需求从若有若无进化成了不可或缺,而一旦进口能源的渠道被锁死,我国将在诸多能源方面陷入窘境。
随着日本地震引发的福岛核电站事故,有关于核电方面的发现进入冷却期,世界上各个国家的人民都开始对核电站抱有了警戒心理和恐惧心理。
而随着开采石化能源的行为也因为受到碳排放量的制约,能否在新型清洁能源领域做出重大突破就成为了各国谋求进一步发展的关键动作。
我国的能源状况也差不多,由于人口基数庞大,继续增大二氧化碳的排放必将受到来自西方国家的抵制,也正是因此,发现新型清洁能源的项目就显得尤为重要了。
为什么说干热岩是一种可能改变世界能源格局的清洁能源。
自人类发现火山喷发时会产生的巨大能量之后,就一直在寻找能够开发这种古老而庞大的能量的方式,这种几乎永远不会枯竭的能量并非来自时间——无论是煤炭还是天然气,都是相对应的化学素在经过长时间的酝酿之后才从中诞生的。
而地核深处的力量却并不如此。
相信各位观众都知道,我们生活的地球是由地壳、地幔、地核三层同心球体组成的,而无论是地幔还是地核,这两层同心球体中所蕴含的热量都是几乎取之不竭、用之不尽的。
可惜当时这一点却并没有引起多少人的注意,即使是在科技发展迅猛的现在,地幔和地核的潜在价值也没有被很好的发掘。
目前来说,虽然太阳能、风能、水能等清洁能源的开发已经形成了一定的规模,但由于我们这几十年来持续不断地进行开发,除了太阳能之外的其他清洁能源已经失去了继续增长的可能。
至于说为什么不去大力发展对太阳能资源的利用,则是由于获取太阳能能源的消耗实在太大,很难做到低投入高回报的产出,毕竟因为某一种能源而投入过多,本质上也是对资源的一种另类消耗。
在全世界的这种大环境之下,对地热资源的开发就成为了不仅付出少、收益还高的可行途径,而在地热资源中,干热岩就是所有地热资源中分布最广泛、热能储备量最大的一类能源载体。
说白了,干热岩的热能是什么?干热岩产生的热能就是地核在运动中产生的热能传导的结果。
它不像是煤矿等传统矿物,会因为逐渐加大的使用量而带来资源枯竭的问题,更不会产生二氧化碳之类的对环境有污染的气体。
前面说过,我们目前所利用起来了的可再生清洁能源,在受到地球气候等外界因素制约下,产出并不稳定,尤其是应用程度最高的水力发电,尽管水力发电所蕴藏的资源极其丰富,但却很容易因降雨量而受到影响,并且,过度地利用水力发电,还会对江河流域中的水系生态圈产生重大影响。
因此,寻找到一种不会受自然因素影响,又不会对环境造成破坏和污染的新型清洁能源就显得格外重要了。
某些发达国家的实验数据表明,干热岩的储备量不仅极为丰富,且几乎不会受到自然因素的影响,更是对大气环境和自然生态环境没有什么不好的影响,所有的实验数据最终都指向了一个终点——干热岩是一种对人类十分友好的可再生清洁能源。
当然,由于干热岩在前期并不受重视,所以即使是现在,国际上对干热岩能源的实用技术还停留在摸索阶段。
干热岩已经是全球公认的高效低碳清洁能源,在干热岩能源的开发过程中,获取热能的主要方式就是通过注水井将冷水注入到干热岩所在的位置,随后任由干热岩散发出的热能将冷水煮沸,直到冷水逐渐成为饱和状态的蒸汽气体,再通过抽气井将高温的蒸汽抽取到地表,进行热能转换加以利用。
这样的开发过程几乎不产生氮、硫、氧化物等污染物质和气体,与传统的地热开发相比,因为干热岩是以固体形态表现的高温岩体,温度越高,其内产生的热能也就越丰富,在开采过程中,不仅不会出现其他的环境问题,也不会受到过多的环境因素影响以及制约。
干热岩中所蕴藏的热能获取有些类似“烧开水”,只不过最重要的不是开水,而是热蒸汽罢了,并且,这个环节是一种封闭的循环,被“烧开”的水只要经过冷却,又会从蒸汽状态凝华成水,最终重新投入这个闭路的循环中去。
不仅如此,干热岩发电不会像火力发电那样,生成大量的如二氧化碳等种类的温室气体粉尘,也不会像水力发电那样,因为修建水电站而破坏一个地区乃至整片水域的生态结构。
对比之下的干热岩就像是摆脱了一切来自外界的烦恼,他几乎取之不尽、用之不竭,不仅比同为地热资源的其他几种资源大得多,也比煤矿等传统矿产的热能总和还要多。
干热岩在较浅层的干热岩资源中,蕴藏的热能等同于100亿夸特。
这些能量是所有热液地热资源评估能量的800倍还多,是包括石油、天然气和煤在内的所有化石燃料能量的300倍还多。
世界上众多经济较发达的国家对干热岩的发电研究方兴未艾。
可以预见在不久的将来,随着相关技术的迅速发展,利用干热岩所发的电能将会成为国家电网中不可或缺的重要组成部分。
在中国能源行业地热能专业标准化技术委员会制定的《地热能术语》中,在对干热岩做出的定义是:“内部不存在或仅存在少量流体、温度高于180℃的异常高温岩体。
”这一温度上的界定则是因为专家认为,干热岩温度太低,开采出来的干热岩就没有什么经济价值。
被开采出来的干热岩必须要有可实际产生的经济价值,只有这样才能对干热岩的利用确立制度、标准,如果干热岩没有经济价值,制定什么制度、标准就没有任何意义。
毕竟要是干热岩温度太低了,经济上不可行,所以,专家们把标准设立为180℃还是比较适宜的。
不过随着未来技术的进步,开采成本的下降肯定会导致这一温度标准也跟着往下降。
在不同的文献中,对于干热岩的定义还有一些大同小异的解说,例如:干热岩,又叫做“增强型地热系统”,或称为“工程型地热系统”。
这些差异的产生指的则是温度高于200℃、埋藏深度达数千米、内部不存在流体或仅有少量地下流体的高温岩体。
目前,人们对干热岩能源的开发利用,主要还是用于发电。
利用干热岩能源发电技术,可以大幅降低温室效应和酸雨对环境的影响,并且不受季节、气候制约。
而且,将来利用干热岩能源发电的成本仅为风力发电的1/2,只有太阳能发电的1/10。
世界上迄今利用的地热能为距地表10公里以内的热能,已探明的地热资源约为12.6×1026J,相当于全球煤的经济可采储量所含热量的7万多倍。
地球上的干热岩资源占已探明地热资源的30%左右,其中距地表4~6千米、岩体温度为200℃的干热岩具有较高的开采和利用价值。
干热岩因其得天独厚的较高温度,一旦成功开采出来,将是冬季供暖的良好热源。
但是,由于其造价较高,对于面积较小的建筑供暖,高昂的成本是一般人难以承受的。
因此,用干热岩技术来进行集中供暖是比较合适的选择。
目前,除了欧美等技术发达的国家以外,世界上大部分国家在干热岩领域的基础地质勘察工作还比较薄弱,勘察手段不够完善,基础研究不够深入等因素,也制约了干热岩资源的商业性开发。

 
 
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