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新一代能源来自地心

发布时间: 2019-03-29 14:54:36   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:        字号:[ 常规 ]

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地球上火山喷出的熔岩温度高达1 300℃,天然温泉的温度大多在60℃以上,有的甚至高达140℃。这说明地球是一个庞大的热库,蕴藏着巨大的热能。注入地下5 000米深处的冷水,抽上来竟成了200℃的热水。这不是做梦,在世界上的一些国家,人们已率先实现了这一创举。这一成功使地热能继风能与太阳能之后,成为可再生能源的又一上佳选择。 

巨大的地心热能

巨大的热能埋藏在地球的表面以下,火山喷发便是其威力的体现。地热能可以用来发电、为建筑物供暖、加热道路。那么地热是从何而来的呢?要想回答这个问题,就需要从地球的构造谈起。

地球可以看作是半径约为6 370千米的实心球体。它的构造就像是一个半熟的鸡蛋,主要分为三层。地球的外表相当于蛋壳,这部分叫做“地壳”,它的厚度各处很不均一,由几千米到70千米不等。地壳的下面是“中间层”,相当于鸡蛋白,也叫“地幔”,它主要是由熔融状态的岩浆构成,厚度约为2 900千米。地壳的内部相当于蛋黄的部分叫做“地核”,地核又分为外地核和内地核。地球每一层的温度很不相同的。从地表以下平均每下降100米,温度就升高3℃,在地热异常区,温度随深度增加的更快。我国华北平原某一个钻井钻到1 000米时,温度为46.8℃;钻到2 100米时,温度升高到84.5℃。另一钻井,深达5 000米,井底温度为180℃。据资料推断,地壳底部和地幔上部的温度约为1 300℃,地核约为5 000℃。 

开发性价比最高

美国纽约州立大学近日发布一项报告称,地热能发电目前电价不但在所有替代能源中最低廉,而且其技术研发成本也最便宜。根据报告,在目前的基础上,使地热能技术趋于成熟的研发成本只需33亿美元,甚至低于石化燃料技术的开发费用。目前全世界的地热发电总量约是8 000兆瓦,其中美国占了2 800兆瓦,还不到全国发电总量的0.5%。地热能非常洁净,储量丰富,且全天24小时都能获得。时至今日,无论是政府还是企业,对地热能的发展都不够重视。其主要原因是目前的地热能发电装机容量太小,所以人们很容易因看不到发展前景而短视,进而缩减对地热能项目的投资规模。

报告列举了美国能源部直属的国家可再生能源实验室提供的2005年各能源千瓦时单位发电量所需费用:其中地热能是0.031到0.08美元;风能是0.043到0.055美元;太阳能是0.11到0.31美元。就不同能源进行了比较,最后得出结论:地热能是最廉价的能源。

反观现在投资热门太阳能的开发性价比,远远落在其他能源之后。人们对发展风能、太阳能的观点根深蒂固,很有可能是因为我们平时对这两种能源讲得比较多,而且在它们身上投资不少,尤其是太阳能。联邦政府开始重视地热能,是20世纪70年代末到80年代初的事情。然而80年代中期油价下跌,民众对替代能源的兴趣殆尽,政府对可再生能源的研究开支大幅削减,导致地热技术发展举步维艰。 

新技术层出不穷

地热能的采集与储存技术跟石油、天然气类似。这也就是说,地热能源工业同油气产业可以紧密联系。油气产商以及电力公司,亦或是综合能源企业进军地热领域都很便利。然而油气企业对地热的热情并不高。企业只有确定新技术革新能带来利润才会涉足新产业,比如涡轮机制造企业通用电气以及西门子借势进军风电,就属此类。但跟地热密切相关且最有可能开发地热的大多是油气企业,相比石化资产,开发地热能能带给企业的效益十分有限。

在水中增加金属纳米微粒用于地热能开发,可在全球范围内用于更多的可循环能量生产制造。按照传统方法,地热能发电站需要160℃以上的地热能,遗憾的是,世界上仅有少数地区的地热能可以达到这一高温,而且必须开采至地下5千米以下。一些增强地热系统仅有65℃,而且利用效率并不高,因此地热开发成本非常昂贵。美国华盛顿太平洋西北国家实验室人员在水中添加金属纳米微粒,在相同的液体地热水中可增获30%热能。 

工业化开发,尚需时日

有人估计,在地球的历史中,地球内部由于放射性元素衰变而产生的热量,平均为每年5万亿亿卡。这是多么巨大的热源啊。在肯尼亚首都内罗毕如开了联合国新能源会议,据会议技术报告介绍,全球地热能的潜在资源,约相当于现在全球能源消耗总量的45万倍。地下热能的总量约为煤全部燃烧所放出热量的1.7亿倍。由于构造原因,地球表面的热流量分布不匀,这就形成了地热异常,如果再具备盖层、储层、导热、导水等地质条件,就可以进行地热资源的开发利用。

明显的地温梯度每千米深度大于30℃的地热异常区,主要分布在板块生长、开裂-大洋扩张脊和板块碰撞,衰亡-消减带部位。环球性的地热带主要有下列4个:环太平洋地热带、地中海一喜马拉雅地热带、大西洋中脊地热带、红海一亚丁湾一东非裂谷地热带。

研究人员还通过一组地震传感器,密切监测着花岗岩群哪怕是最微小的震动。事实上,在每天的水流测试中,都能记录到5~20次微型地震。不过,这些地震的强度很小,介于里氏1.5~2.3级之间,所以几乎不为人所察觉。“有些住在附近的居民会跑来抱怨”,安德烈承认,“甚至有一个人还信誓旦旦地说,地震把他家的镜子也震了下来。不过我们认为,这些轻微的地震对周围的居民不会造成任何危险。但这的确可能会影响到项目的形象。”

当人们把视线转向天空,关注风能和太阳能,并把它们视为矿物燃料的替代能源时,一种无污染、几乎取之不尽的能源却默默地蛰伏在我们的脚下等待开发。推广这种新一代地热发电站的时机尚不成熟。当务之急是吃透这种能源的方方面面,以改变深层地热“养在深闺人未识”的状态。