德国什未林的钻机（资料来源：Daldrup＆SöhneAG）
NZ软件公司Seequent在一篇有趣的文章中谈到了浅层（或更好的“浅层”）地热能。作为一家地学软件供应商，该公司通过推广地热能提供的叙述，在其所服务的地热世界中占据了有趣的位置。

它最近在2020年3月发表的关于“不太深的热量”的文章中是这样做的。因此，在描述浅层地热时-在深层地热部门的背景下-该文章指的是地热资源不那么热并且不位于我们利用热的地热资源发电所需的深度。传统上，我们一直在谈论浅层地热，如地热交换系统的“近地表”（热泵，从几米到50/100米），而深层地热（在德国用于区分）指的是任何为高温（或越来越不那么热）进行操练。

地热能的传统用途一直是产生电能，通常需要非常高温的流体来传递必要的温差。不幸的是，这样的应用在地理上受到极大的限制。它们仅倾向于在有火山或高温/低温的地区运行，例如新西兰，印度尼西亚和冰岛。
与高温地热需求相比，使用更小，更便宜的钻机可以达到浅层地热。它也不再那么麻烦，并且需要更少复杂和昂贵的技术。
Jeremy O'Brien：Seequent能源全球总监

但是地热能提供的只是提供热量的能力。这在低得多的温度下可能有用，并且可以在更多位置找到这种低温地热资源，而无需钻得那么深。尽管这种方法可能不具备产生大量电能的能力，但它可以在取代从其他来源产生电能的需求中发挥重要作用。

Seequent能源业务经理Jeremy O'Brien说：“浅层地热能的最大价值在于它可以代替基本负荷能源。” “在欧洲使用的所有能源中，约有40％用于加热和冷却，因此，如果您能够从地面上的一些孔中获得40％的一半，那将是巨大的好处。”

与其他可再生资源相比，地热也具有特殊优势。一直在那里。“如果太阳不发光或风不吹，它仍然有效。这是24/7的清洁能源，而且不会消失。”

基本负荷是排放控制的主要目标

过去，我们社会所依赖的大部分基本负荷能源来自煤炭或天然气的生产，而这些正是目前二氧化碳协议所限制的能源。（在连续四个十年几乎不间断的增长之后，到2020年，全球燃煤电力的使用有望实现有记录以来的最大年度下降。）

尽管太阳能和风能在减少我们的CO2排放中也起着至关重要的作用，但它们通常不仅仅专注于替代基本负荷。浅层地热不需要电池来存储其产生的能量。它只是坐在地上，等待被挖掘。由于所有繁重的工作都在地下进行，地热发电厂的占地面积通常也将比太阳能阵列或风电场的占地面积小得多。

所有这些意味着浅层地热，尤其是热泵应用，具有高度“局部”的能力。（一个很好的例子是，超市趋向于从自己的商店下面抽取热量，并使用热交换器来抵消其制冷能力。）或者它可以遍及整个城市。哥本哈根是探索浅层地热潜力以支持居民集中供热的众多欧洲城市之一。

杰里米·奥布赖恩（Jeremy O'Brien）说：“通常，您只希望在50至80摄氏度的温度范围内工作，但在许多情况下，这是基本负载更换所需要的。” 这个想法实际上也不是那么新。“许多人没有意识到巴黎自1970年代就开始使用地热供暖了……”

没那么深

那么浅有多深？“我想用我们的语言会说少于1,000米的任何东西，而在正常的地热意义上，一口井的平均深度将为2,000米。

“重要的是，与高温地热需求相比，使用更小，更便宜的钻机可以到达地面1000米以内的所有物体。它也不再那么麻烦，并且不需要那么复杂和昂贵的技术。”

而且在许多情况下，简单的热泵的效果远不止于此。伦敦的泰特现代美术馆（Tate Modern）选择了一种地热解决方案，该解决方案仅向下五米即可到达砾石河床。它利用钻孔满足建筑物在冬季的部分供热需求，并在夏季满足制冷需求，从而使宝贵的毕加索，达利斯，罗特科斯等收藏品保持在18至25度的舒适度（国际要求）。

再次在英国，研究人员正在探索如何利用该国遗留的煤矿遗留物来创造第二代热能–这次使用的是位于该区域内空洞数英里的温度略微升高（约30度）地球。

浅层地热潜力如何显示

进行浅层地热作业的关键是确定其中具有良好温度流体并且可以有效利用的特殊地层和地层单元。杰里米·奥布赖恩（Jeremy O'Brien）指出，调查可能包括地震，重力，磁碲数据，但将其与位置已知信息结合起来可能是无价的。

“是否有可以将数据与地球物理学结合在一起的旧的石油和天然气勘探井，或者也许是旧的地下水井？现有井的流量是多少？那会告诉您什么可能是最有趣的探索领域？最高的温度在哪里，地质情况如何？”

好的侦探工作可以有多种形式。例如，谷歌地球在西班牙东南部的阿尔梅里亚省之旅显示了几乎覆盖整个半岛的温室景观。这是欧洲最大的收藏。在寻找地热潜力高的地区时，研究人员认为农民可能知道一些他们不知道的东西

“仅在内陆，您就可以看到断层线贯穿地形，农民正在这些山丘上钻水。断层通道以非常有效的方式向下深流并再次向上回流，因此它们相对于良性地下水而言会变热。这对植物没有好处，因为它吸收了太多的盐，但是对于地热能来说是理想的……”

案例研究–评估城市地区的浅层地热潜力；西班牙加泰罗尼亚

欧洲城市地区正在脱碳，能源市场正在转向可再生能源。浅层地热能的普及正在增长。西班牙的加泰罗尼亚是探索可能性的一个地区，也是MUSE项目（管理城市浅层地热能）的案例研究。赫罗纳市区被选为第一个试验区，这并非没有挑战。

地下土壤的热性质决定了可以通过热交换器提取多少能量，并且在赫罗纳附近，每个地层单元的地质和水文地质性质都非常复杂且差异很大。需要一个详细的3D模型，并使用Leapfrog软件从所有可用数据中准备该模型，这非常重要。

总共使用了大约1400个钻孔，4个比例为1：25000的地质图，5个比例为1：5000的地质图，2个比例为1：25000的水文地质图和大量的地球物理数据来准备了一个10 km宽的区域的详细地质模型，长9公里，深300m。总模型容积为29km3。还监测了平均地下水温度。

为了以最佳方式解释和呈现地下土壤地质状况，有必要建立一个定义古近纪-古生代，新近纪和第四纪的基础模型。实际上，奥陶纪和第四纪之间总共模拟了31个地质单位。重点是确定赫罗纳的La Selva沉积盆地的深度和空间扩展（该盆地的沉积物可能是利用地热资源的主要介质）。这项研究正在进行中，最终将为GeoEnergy SGE项目做出贡献，该项目将提供一个平台来评估区域和地方规模的地热潜力，并帮助赫罗纳确定哪些区域最适合安装开环和闭环供热系统。

使用Leapfrog追逐热量

越来越多的政府希望筛选和筛选他们在诸如阿尔梅里亚（Almeria）等地区收集的所有数据，他们怀疑由于断层或沉积含水层受压等原因，可能存在可用的热梯度。

杰里米·奥布莱恩（Jeremy O'Brien）认为：“我认为Leapfrog可以对此做出真正的贡献。” “这是一个非常直观的工具，可以将所有这些不同的数据集集中在一起。您可以构建地下图片，以识别可能不直观的潜在斑点。

“如果您正在开始一个项目，则可能会有一个覆盖大片区域的古老地质剖面，您需要将所有数据整合到一个地方。Leapfrog可以极大地加快这一速度，快速创建图片并生成可视化效果。相比之下，手动或使用其他软件包显式绘制温度轮廓可能要花费您几天的时间。

“快速筛选大量数据使其成为识别潜在浅层地热区域的有力工具。然后，一旦计划了钻探活动，就可以输入新数据以更新模型并显示地下情况。由于Leapfrog与其他仿真软件相连，因此您还可以查看地下的水流或温度变化。该软件可以指导团队进行钻探的位置，然后随着时间的推移继续帮助理解和管理资源。

“这意味着Leapfrog可以在整个价值链中从头到尾支持一个项目。”

来源：Seequent