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前沿观察 | 地热能:人类忽视的宝藏

发布时间:2019-12-23 来源:未知 点击次数: 打印 作者:admin

 

地热能:人类忽视的宝藏

 
 
 

 

告诉大家一个有趣的事实:世界上最深的人造洞可深入地下15公里。人们无法进行继续钻探,因为洞底的热量过高。这就是地热能。正是因为地热能,大多数宗教把地狱描绘成一个深埋地下的地方,且人类也能利用这种能源顺利为地球建设一个清洁能源的未来,而无须将其变成一个由太阳能板组成的迪斯科球。

 

简单来说,地热能就是一种热能,是地幔中放射性元素衰变产生的热量。美国忧思科学家联盟(union of concerned scientists)称,在地球表面以下3.3万英尺(约10公里)处蕴藏着丰富的能量,其总量几乎是世界上所有石油和天然气所产生能量的5万倍。这些能量可用于供暖和发电。

 

当然,从钻井的角度来看,3.3万英尺并不是一个很短的距离。然而,80年代的工程师就有能力钻探出15公里长的洞,所以想要实现这一目标并非完全不可能。我们需要做的就是不断开发钻井技术。

 

地热能源的问题,或者说是其成为主流能源的障碍在于,来自地幔的热量并非均匀分布于全球各地。在冰岛和新西兰等地,地热更接近地表的区域,所以更容易开采和使用,开采成本也更低。

 

然而,在世界上其他区域,地热深埋地底。这并非坏事:所谓的地热能热点位于地壳活动频繁区域,这意味着在这些地点,地震更加频繁,地壳也更加薄。

 

然而,地热能的伟大之处在于其分布在世界各个角落,而不仅仅是热点地区。的确,这些地热能丰富地区温度最高,其中一些天然间歇泉的温度甚至超过了200摄氏度。但是地热能也可以在较低的温度下直接获取,用于加热。

 

冰岛人就是这么做的。这一北方小国的大部分取暖需求是由地热资源来满足的。其他国家也在效仿这一做法。就在本周,中国启动了地热供暖系统,有望满足西安交通大学创新港多达3.5万人的供暖需求。这样一来,地热能的使用每年还将减少6.8万吨二氧化碳排放。

 

中国的地热系统从地下二到三公里深处取热,温度在70至120摄氏度之间。现代科技的伟大之处在于,人类甚至已经可以利用更浅层的热能。

 

法国公用事业公司Engie目前在巴黎运行一个项目,即钻探一个2.3公里深的洞以开采温度超过70摄氏度的地下水。这些水将被收集到一个管道系统中,用于附近地区的家庭供暖后,再返回地下水库。该项目每年减少约2.5万吨二氧化碳排放。

 

地热无疑将发展为一种趋势。芬兰也正打算利用地球的自然热能进行取暖和发电,尽管其目前还未找到可以开发的地热资源。

 

德国设立了雄心勃勃的碳中和目标,因而开发地热资源符合发展趋势。该国已经在巴伐利亚设立了一个地热供暖和发电厂,并计划在2040年之前大幅提高其开发能力。届时巴伐利亚希望能完全实现碳中和。

 

土耳其也不例外。该国已拥有超过1.3GW的地热发电能力。而如今,由于该国消耗的大量石油和天然气都需要进口,土耳其不想继续依赖化石燃料。此外,土耳其能源需求不断增长,所以该国计划在2025年前将这一数字提高到7GW。

 
 
 

这样的例子比比皆是。世界各国都在逐渐意识到地热能的巨大潜力,美国也不例外。

 

本月初,德克萨斯大学宣布了一项名为“地热创业组织(Geothermal Entrepreneurship Organization)”的地热能源计划,旨在将德州打造成全国地热中心。

 

该项目前景良好。作为国家石油腹地,得克萨斯具备相关专业知识。德克萨斯大学考克雷尔学院创新中心的鲍勃·梅特卡夫(Bob Metcalfe)和杰米·比尔德(Jamie Beard)是该计划的领导者,他们表示:“石油和天然气行业最擅长的是钻探结构复杂、热能多、深度大的井。若将现有技术与旨在降低钻探成本的新创新结合,可以在全球任意地区进行钻探,获取地热能。地热基本载荷在十年内就可实现。”

 

基础载荷非常神奇,是电网工作所需的稳定可靠的电力流。太阳能和风能缺乏坚实的能源储存设施,因而在这方面不具优势。地热能是不断流动的,因而可以获取这种能量,并用于供暖和发电。

 

但这也存在一定问题。其中,最重要的是钻探可能引发地震活动,因此投资者对这类项目的投资持谨慎态度。此外,开发的前期成本也非常高昂。但随着时间的推移,这些成本自然会下降,其主要原因是技术的进步。

 

只要人类足够重视地热能的开发和利用,那么其发展前景必定一片光明。



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