新型环保能源干热岩可以取代石油资源?浅谈人类对干热岩的探索与利用

能源放大镜 2022-05-09

石油能源石油污染

3194 字丨阅读本文需 8 分钟

目前,有一种自然资源被科学家们定义为是未来清洁能源,它就是干热岩。干热岩一般埋藏在地下3到10千米深的地方,那里的温度超过了200摄氏度。在如此高温的环境中,干热岩内部的水分已经完全被蒸发干净了,是一种可以传导热能的岩石。

1、干热岩

干热岩的形成得益于地球内部结构。地球内部的构造十分复杂,在内部的地壳深处,每一秒都在发生着无数次的原子反应。这些反应会使得地壳的环境十分炎热,内部的岩石就会因此被融化形成岩浆。岩浆的温度达到了几千摄氏度,由此可见地壳周边气温的炎热。

地壳的热能会随着岩浆不断往地表输送,在这个过程中热能会被不断地消耗,温度也会不断下降。等到了离地表不远的地方时,温度也就剩下了200摄氏度左右了,这个区域就是上文提到的干热岩。

由于和地表的距离不远,人类可以通过现有的工具进行开发。就在2017年,我国山西太原就有一些居民通过汲取干热岩热量的方式,让自己的房间长时间保持在25摄氏度的温暖环境。

和燃烧石油产生热能的污染不同,干热岩本身就是一种200摄氏度的热能,不需要燃烧就可以提供。没有了燃烧,也就没有了空气中的二氧化碳,自然不会造成环境的污染和破坏。资料显示我国目前已经发现的干热岩能源储备约等于856万亿吨的煤炭。

如果按照每年消耗的煤炭来计算,这些干热岩能够使我们自足4000年。这样我们就可以不用担心一些西方国家对于我们在热能资源方面的封锁了,干热岩也会在不久的未来成为重要的战略资源之一。

目前在我国的青海省,发现有比较多的干热岩储备,那里的地理环境对于钻井深挖也十分有利。随着技术的发展,在将来会有更大规模的开采进行,我国就可以实现热能资源的自给自足。美国如此惦记中东,是因为能源会关乎一个国家的命运,只有掌握丰富资源的国家,才会在未来的国际较量上有一定的话语权。

2、干热岩发电系统

目前,人们对干热岩的开发利用,主要是发电。利用干热岩发电技术可大幅降低温室效应和酸雨对环境的影响,且不受季节、气候制约。而且将来利用干热岩发电的成本仅为风力发电的一半,只有太阳能发电的十分之一。

干热岩发电的基本原理是:通过深井将高压水注入地下2000~6000米的岩层,使其渗透进入岩层人工压裂造出的缝隙并吸收地热能量;再通过另一个专用深井将岩石裂隙中的高温水、汽提取到地面;取出的水、汽温度可达150~200℃,通过热交换及地面循环装置用于发电;冷却后的水再次通过高压泵注入地下热交换系统循环使用。整个过程都是在一个封闭的系统内进行。

第二种模式是英国卡门波矿产学校提出的“天然裂隙模式”,即较充分的利用地下已有的裂隙网络。已有的裂隙虽然一方面阻止了人工高压注水裂隙的发育,但另一方面当人工注水时,原先的裂隙会变宽或错位更大,增强了裂隙间的透水性。在这种模式下,可进行热交换的水量更大,而且热量交换更充分。

3、干热岩供暖系统

干热岩因其得天独厚的较高温度,一旦成功开采出来,将是冬季供暖的良好热源。但因其造价较高,对于面积较小的建筑供暖,高昂的成本是一般人难以承受的。因此,用干热岩技术来进行集中供暖是比较合适的选择。

如我国陕西四季春清洁热源股份有限公司的干热岩供热技术,目前已成功在陕西省内进行了商业应用。

干热岩供热技术虽然优点众多,但目前在市场推广应用中也还存在着部分困难和问题:一是该技术为新技术,缺乏相关的政策、法规、技术标准等支撑。二是由于该技术在社会上应用较少,希望得到土地、水务、市政、物价等有关部门的认可和支持。

4、和石油的对比

虽然石油的使用会对环境造成极大的污染,但是生活中许多方面都离不开石油,因为石油可以提炼成柴油汽油等燃料。不管是汽车轮船等交通工具,还是科研化工制药等技术开发,都离不开对石油的需求,可以说人类每日对于石油的消耗是巨大的。

过去的石油储备丰富,人们都不担心资源会不够用,但是现在有一些油田已经宣布枯竭,无法继续生产石油了。万一哪一天石油资源真的用完了,汽车不会出现在路上,轮船也不会再出现在海上,人类的交通运输和生活都会有很大的影响。

面对石油资源枯竭问题,干热岩开始出现在了科学家的视线里,那为何热干岩能够在那么多的能源中脱颖而出?相比起石油,干热岩在很多方面都有更大的优势。

首先是成本方面,干热岩作为一种能源并不能直接使用,但是它却直接省去了转化的过程。石油和煤炭一样,需要通过提炼和燃烧才可以转化成热能,而干热岩则是一步到位,直接以热能的方式存在。在省去转化过程的同时,也缩减了制作的时间和成本,同样可以起到加热的功能。

其次是污染方面,石油在燃烧的过程中,会释放大量的污染气体。汽车的尾气就是很好的例子,这些污染气体会加剧温室效应,对于自然环境造成很大的破坏。而干热岩则是没有燃烧的过程,这就不会释放出污染气体,更加健康环保。

再就是能源储备方面,目前全世界的石油消耗量十分巨大,石油的储备也在不断地减少,预计在不久的将来,全球的石油资源就会面临枯竭。而干热岩的热能则来源于地核的热能,地球的地核能量十分庞大,只要地核持续发生原子反应,干热岩就能够不断地维持。

综上所述,干热岩对比起石油,可谓是全方面的碾压。既然如此好用,为何至今干热岩还没被全面普及?干热岩又是怎么样进行开发和使用的呢?

5、干热岩的开采与利用

地热资源分为水热型和干热岩型。其中,干热岩型比水热型的资源量要多得多。对于干热岩的定义,各个国家现在还没有达成共识。

不过,通常情况下我们认为,干热岩是一种埋在地下3到10公里处,温度大于180摄氏度,内部致密不透水的热岩体。我们在开采干热岩时,能够人工对这种岩体造成裂隙,再将冷水从裂隙中注入,等到冷水被加热成热水和水蒸气之后再将热量提取出来。

有研究人员称,地热资源是因为地核产生的,那么,只要深度足够,任何地方都能够开发出干热岩干热岩具有高效、清洁的特点,而且是可再生的。在干热岩的开发过程中,能够保证安全、环保,并且能够在具备高效率的同时节能。

而且干热岩还具有热能连续性不受季节气候影响、成本低等优势,如今已经成为了世界广泛关注的新型能源。

世界上第一个利用干热岩资源的项目是美国在1974年启动的,在这个项目的进行过程中,美国使用了先前开采 页岩气的水力压裂技术,产出的干热岩最高温度为192摄氏度。

2008年,美国麻省理工学院发表了一篇名为《地热源的未来》的研究报告,在里面提出了增强地热系统技术的设想,认为可以用这种技术来开采干热岩。并且,美国很有希望在未来10到15年内实现干热岩开采技术的商业化使用。

6、我国对干热岩的研究与探索

我国对干热岩的研究起步时间比澳大利亚稍早一些,但在研究初期,并没有澳大利亚发展迅速。

1993年,我国与日本在北京房山区进行了为期两年的合作,专注研究干热岩发电的相关实验项目。此后,我国团队开始了解各种干热岩的开采技术,独立研究相关的开发问题。

2007年,中国能源研究会地热专业委员会和澳大利亚公司同样进行了两年时间的合作。在这期间,两国专家来到可能含有丰富干热岩资源的地区进行调查,对收集到的样本进行分析检测。

发现大庆市的地热资源分布面积达到了5000平方千米,这些地热资源是当时全市油气能量的一万倍。

2012年,国家高技术研究发展计划中为干热岩研究项目部署了四个课题,分别下发给我国四所高校,其中身为项目领头单位的是吉林大学。

我国第一次钻井获得质量优越的高温干热岩是在2014年。当时,专家通过研究分析各种地质资料,辅以多种勘测技术,推断青海共和盆地的中北部存在大量干热岩资源。

共和盆地的勘测井在2013年6月动工,经过10个月的努力,首次在地下2230米的地方钻到了干热岩,这里的干热岩温度只有153摄氏度。直到大约3年之后,勘测团队在地下3705米的地方钻获了温度高达236摄氏度的干热岩,打破了此前勘测到的干热岩的最高温度记录。

在青海共和盆地,干热岩的分布范围达到了230平方公里,而且在地下2.1千米到6千米之间的干热岩,能量换算成标准煤之后重量接近45亿吨。专家指出,这次在青海共和盆地的发现,是个推动我国干热岩研究事业再进一个台阶的动力。

2019年,我国在山东日照、威海等地发现了大量干热岩资源,折合标准煤超过187亿吨。同年,我国科学家前往法国和意大利进行学术交流,对地热发电站进行考察,吸收学习干热岩发电方面的经验和先进技术。

综上所述,干热岩还是一个巨大的宝藏,正有待人们的开发利用,相信在不久的未来,干热岩会成为大家在生活中常用的能源。

文章来源:百科密码,谭老师讲地理,走进未知世界

免责声明:凡注明来源本网的所有作品,均为本网合法拥有版权或有权使用的作品,欢迎转载,注明出处本网。非本网作品均来自其他媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如您发现有任何侵权内容,请依照下方联系方式进行沟通,我们将第一时间进行处理。

0赞 好资讯,需要你的鼓励
来自:能源放大镜
0

参与评论

登录后参与讨论 0/1000

为你推荐

加载中...