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山东发现"可供中国使用3800年"的清洁能源?先了解这个真相

时间:2022/2/23 10:37:58 点击:

  核心提示: 来源:科普中国 本文专家:郭光星,能源领域工程师 2020年9月22日,我国在第75届联合国大会上正式提出2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和的目标。 双碳政策的实行使得传统化石能源备受冲击,...

来源:科普中国

本文专家:郭光星,能源领域工程师

2020年9月22日,我国在第75届联合国大会上正式提出2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和的目标。

双碳政策的实行使得传统化石能源备受冲击,而太阳能、风能等清洁可再生能源则又迎来了一波发展机遇。

近日,一些媒体称,山东发现新能源“巨大宝藏”,储量大约相当于180亿吨煤炭,可供中国使用3800年。

其实,早在2016年和2019年,就有此报道。

然而,是否真的可供使用3800年还有待探讨。此外,虽然干热岩储量大、无污染,但想要挖掘并利用它并非是件易事,中国现在只是处在勘探和基础研究阶段。

干热岩到底是什么呢?

横空出世的干热岩?

干热岩,顾名思义,它是一种干燥、高温的岩石,大部分为中酸性侵入岩,一般温度大于180℃,埋藏在数千米深的地下,其内部没有或仅有少量致密流体。

与太阳能、风能等常规的新能源不同,干热岩来源于地球内部(地热能),因此不受气候影响,发电也更为稳定。

由于干热岩的温度很高,发电过后的尾水仍能达到70~80℃,因此还可以用于供暖,它似乎是未来最具潜力的新兴能源。

据估算,全球干热岩的资源量是所有煤、石油等化石能源的近30倍,根据地热学规律,距离地表越深,温度越高,因此,只要能够开采得足够深,干热岩的能量是不可限量的。

但另一方面,地热能又是极其危险的,一旦失控将会引发火山爆发或地震。

尽管我们已经可以通过技术手段“驯服”一部分地热能,例如,温泉就是生活中最常见的地热能利用形式,整个过程是非常环保,并且可以长时间源源不断地获取能量,但干热岩的利用和温泉又有很大的区别。

干热岩如何开发?

距地表3千米以下的地壳,主要由火成岩和变质岩组成,特点是有足够的温度,但缺乏孔隙,这些岩体并不是真的“干”,只是流体含量(含水量)不够。

根据成因和产出条件的不同,地热能可大致分为水热型和干热型两类。温泉就属于水热型地热能,它通过对水热系统中流体的开采即可获取地热能。

而干热岩结构紧密,内部裂隙较小,不含或仅含少量流体,属于干热型地热能,实际上,绝大多数的地热能也都是干热型,而通过人工压裂形成增强型地热系统,才能开采利用这部分地热能。

干热岩的开发原理并不复杂,简单地说,就是给地球装上一个“热水龙头”。

首先,在储存干热岩区域的地面上打一口竖井,当它到达干热岩层后,封闭井孔并向井中注水,使井中产生高压。由于岩体致密,高压水会使岩体产生裂缝,而随着低温水的不断注入,裂缝便会不断增加、扩张,并相互连通,最后形成一个面状的储热空间。而这些注入的水沿着裂隙运动,它们与周围的热岩石发生热交换,变为了高达200-300℃的高温高压的水汽混合物。

之后,在这个储热空间上继续打井,将高温水汽传输到地面,用于地热发电和热能的综合利用,利用之后的温水又可以注回井中,回灌到干热岩中进行循环利用。

这个过程就是在利用地热来“烧开水”,将凉水变为热水,原理上并不复杂,但是现有的勘探技术无法钻取到地球的深层,只能对埋藏较浅的干热岩进行开采。

当然,在进行开采之前还需要做好充足的准备,了解整个资源的分布以及确定岩石缝隙的走向,有利于实现较高的能量转化率和较低的成本。

干热岩开发有哪些尝试及挑战?

不知不觉,干热岩的研究历史也即将跨过半个世纪,但大多只局限在欧美、日本、澳大利亚等发达国家,它们建立了多处开发利用试验研究基地。而我国在高温岩体地热的开发研究起步较晚,目前仍处于探索实践阶段。

2012年,我国启动了863计划,正式开展干热岩的热能开发与利用项目。

经过资源勘探和技术可行性分析,位于青海的共和盆地是干热岩开采条件最优质的地方,地下4千米的温度能达到200℃,是一块绝佳的干热岩基地。我国也在这里打下了第一口干热岩井,探明了干热岩资源。

随后,又在海南福山等地进行打井。然而,受限于高温钻完井等核心技术,我国所钻干热岩井均属于勘探井,并没有开发井。

虽然干热岩储量大、无污染,但由于深部钻探技术的不成熟、压裂的高昂成本,它的开采难度极大,放眼全球,真正成功运行的干热岩项目屈指可数。

干热岩利用还可能有哪些问题?

尽管干热岩开发仍然处在初级阶段,距离大规模利用还有很长的路要走,但另一方面,我们需要提前考虑到它会带来哪些危害。

其中,因为压裂岩体时需要施加巨大的力量,改变了天然的应力场,再加上人工活动会让裂隙活化,因此干热岩的开发可能会诱发地震。此外,还有理论认为,干热岩开采可能会提前透支地球的保温机制,加速地球的冷却,也许这只是杞人忧天。

“我们的征途是星辰大海”,面对广袤的太空和深邃的海洋,我们充满了求知进取的动力和勇气,但不得不承认的是,我们对脚下这片土地却知之甚少,也许在地壳更深处埋藏着更多的秘密。

作者:不详 来源:网络
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