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中国干热岩开发引起全球热论,储量可用4千年,可解决雾霾问题?
发布时间:2021-12-07     作者:你好科普   分享到:

我国是用电大国,而我国目前50%的电能是通过火力发电的,每年消耗大量的煤资源。同时燃烧煤炭排放出的烟雾会让很多城市的雾霾问题不断加重。不过,解决这个问题的新突破点已经出现,那就是地热能源—干热岩

中国干热岩开发引起全球热论,储量可用4千年,可解决雾霾问题?

热干岩结构示意图

据悉,我国目前已发现的干热岩资源的储量可供中国以2015年能量消耗水平使用4千年,可以提供高达2.5×10^25J,相当于856万亿吨煤炭而之后中国开发开发干热岩的行动更是让全球轰动。那干热岩究竟是什么东西?为什么干热岩会被认为是解决雾霾的办法?

何为干热岩

我国对干热岩的研究和开发取得突破是在2017年,但事实上,干热岩一直都在地下默默地陪伴着人类。众所周知,地球是由地核,地幔,地壳三个部分组成。虽然供各类生物生活的地球表层的温度变化幅度一般在零下几十摄氏度到零上几十摄氏度之间,但位于地球最中心的地核的最高温度可达到6000多摄氏度。

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地球的组成部分

热量这种形式的能量不会被物质束缚住,地核几千摄氏度的温度就会不断向外进行热辐射,而本文提到的干热岩就是地壳中几千米处的岩石层在受到热辐射后的一种产物。这样独特的诞生方式让干热岩的温度基本不低于180摄氏度,同时还让这种致密岩石的内部不存在水等流体。

而科学家们在研究的过程中发现的更让他们惊喜的事情,那就是干热岩这样的清洁能源在我国的储量巨大且分布较为广泛。青海共和盆地发现了储量相当于17万亿吨煤的干热岩,而在2019年在山东更是发现了储量相当于188万亿吨煤的干热岩。

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热干岩在我国的分布图

不光是我国,根据最新的数据计算,目前全球陆地底下的干热岩资源内蕴含的能量是已知全球所有天然气,石油,煤炭这三大化学燃料中蕴含能量的30倍左右。而且不像天然气这些大多在西南或者北方地区才特有的资源,干热岩的身影遍布我国的青藏高原,东南沿海各地区,渤海湾等地方。结合世界上其他地方的分布,干热岩简直就是一份地下到处都有的巨大宝藏。

干热岩如何开发

以目前大多数国家采取的干热岩开采方式为例,开采干热岩资源过程的思路就是打一个注入井和几个生产井。当工作人员把低温水从注入井注入到地下几千米处的干热岩上时,水和干热岩之间的几百摄氏度的温度差,就会在使水因高温气化成水蒸气时,也使干热岩的表面因巨大的压力而产生裂缝。

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热干岩的开采

随着低温水的不断注入,干热岩表面这些越来越大的裂缝让越来越多的水能和这块干热岩上其他温度较高的部分进行热传递并源源不断的产生高温水蒸气。而地面上的人类只需要找到合适的位置收集这些被地下高压挤出的水蒸气,利用水蒸气推动发电机进行发电。这些水蒸气在被利用后重新液化成水后可以再次使用。

干热岩的整个开发过程听着并不复杂,可真正的难题也在这两种岩浆上。由于对干热岩的各方面了解都不够,再加上目前科学技术水平不够高,干热岩开采的选址和井的深入挖掘等都是有待解决的问题。

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热干岩

在干热岩开发方面起步较晚的我国也曾面临过这种困扰。但2020年7月,广州能源研究所的科学家们发现了一种更好的方式,那就是用金属棒代替水蒸气直接将地底几千米处的热量传送到地面上来。之后中科院发布的相关内容也表示通过使用重力热管代替水蒸气这样的办法。

毕竟,在效果差别不大的情况下,这样的“只采热,不采水”的开采方式由于省去使用大量低温水的步骤,需要的成本比水蒸气开采成本还要低。不仅如此,今年我国在河北唐山干热岩的开发项目中成功迈出了干热岩发电这一步。

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热干岩发电

央广网6月28日的消息称,这次我国首次使用干热岩发电的实验圆满完成,突破了开发干热岩面临的各种关键性难题。经过评审,不少专家认为利用干热岩能源的项目的成功,为我国之后的干热岩开发建立了钻井技术体系和储层技术改造体系。中国在干热岩开发上的突飞猛进的消息让一直关注干热岩的其他国家造成轰动。

干热岩有何优势

各国对干热岩关注度较高的主要原因是干热岩结合了传统化石能源和新兴能源的各种优势。首先,干热岩在开发时虽然仍有改变此处地质结构的风险,但相比传统化学能源直接挖出的开采方式,这样的环境影响并不算很大。而传统化石燃料在利用时产生的能加重温室效应的二氧化碳,造成酸雨的二氧化硫和产生雾霾的悬浮颗粒物,但干热岩完全不会出现这样的问题。

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温室效应

因为干热岩就是个现成的火炉子,能直接给人类提供热能。所以一旦干热岩资源被大规模使用,雾霾这种环境问题将不再困扰人类。更重要的是干热岩是一种可再生资源。只要地核的温度不下降,干热岩就能不断产生。

而与新兴的太阳能等清洁能源相比,干热岩能长期稳定供热。被深埋在地下几千米处的干热岩只要不被挖出并直接暴露在空气中就可以持续稳定地向外输出其中蕴含的热能。

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新型能源干热岩

而且与新兴的核能相比,这份被称为来自地球母亲的温暖——干热岩不会向外散发出任何对人体有害的辐射。更让人兴奋的是开采干热岩需要的成本仅是开采太阳能的十分之一。

结语

虽然人类接触干热岩的时间并不长,利用过程也是困难重重,但以我国为代表的国家对干热岩的不断开发和研究让这种清洁能源的使用范围越来越大。

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清洁能源

也许将来的某一天,随着我国的科技水平的不断提高,清洁能源或许将会完全代替传统化学燃料,到时候各种环境问题都能得到根治。

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