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地热能:来自大地母亲的温暖

发布时间:2020/10/9 9:45:46     来源:中国地热网

地热能具有储集量大、可再生性、清洁低碳、安全可靠等优势。在对于化石燃料过度依赖的今天,合理地开发地热能能环境我们对于环境造成的压力。地热发电是我们最稳定的可再生能源之一。地表以下产生的热量几乎都可以为房屋供电供暖。
对地热能的利用
我国地热能资源丰富,据国土安全部2015年的数据,只算水热型地热资源,每年可开采量就能抵得上标准煤18.65亿吨燃烧产生的能量,相当于当时煤炭消耗的70%,能减少碳排放的30%。而美国的地热发电厂利用地热蒸汽和断线层储地下水的热量进行发电,已经为山区的居民解决了20%的发电需求,这里说的地下水处于高压环境再加上火山附近的温度,平均温度达到150摄氏度左右。
地热通过岩石的储存和传导,或者是利用地下水的高温,达到能被我们利用并发电的效果。然后将冷却的水再循环并抽回以收集更多的热量。只要钻头钻的足够深,我们就能找到高温的岩石和地下水。地下取能的特点也让这种发电站被成为“地热井”。
地下水中的地热
其实大多数地热发电厂喜欢利用蒸汽来采集地热能。将滚烫的地下水用管子导入,输送到低压罐中让它们变成蒸汽(高压下水的沸点高,可以参考下高压锅的原理,降低压强则会让本来很高温度的水蒸发为高温蒸汽),为涡轮机提供动力。至于循环后冷却下来的水,还有二元循环植物是生长技术,因为它们可以在较低的水温和更多样化的地理位置下运行,这就大大提高了地热水的循环利用率。
现在,一种新的增压技术,利用温度超过400 摄氏度水的特殊性能,有望收集到巨大的地热能量储备。只不过在此温度和压力下的水位于地下深3公里以上的地方。要使用它,需要升级的钻探技术和材料,不过这是值得一试的,因为这个深度的地下水起着超临界液体的作用,它所产生的能量可能是传统地热井的十倍。
地下岩石中的地热
干热岩一般指温度大于150℃,埋深数千米, 内部不存在流体或仅有少量地下流体的高温岩体。干热岩地热资源主要用于发电,只不过循环性较差,但是它也是开采地热能的诸多方法中较为简便的一种。目前在德国、日本等国家已经开展了试验项目。
地热能的开发前景
据统计,全球大约有90个国家拥有可利用的地热资源,但目前只有24个国家使用地热发电,潜在的巨大地热发电能力现在只有不到15%的利用率。不过2015年备受瞩目的巴黎气候大会上达成了多项成果,里面包含一项鲜为人知的成果:全球地热联盟成立。该联盟的目标是到2030年,全球地热发电量增加6倍,地热供暖增加3倍。
有趣的是:获取地热能的一个很重要的因素就是钻地热井的成本,地热能的特点是越深如地下能量越多,所以发展地热能和现在石油天然气公司的钻井技术是挂钩的。这些公司当然也希望自己的钻井技术实现突破,可是这样就给自己的竞争对手提供了发展空间。于是很多石油等资源产业大佬纷纷投资进军地热产业,发展迅速。
不过地热能的研发也存在问题:掌握前沿技术的大多数欧洲的冰岛挪威等国,而他们的能源消耗并不多,而且这些国家的经济规模并不是很大。所以政府对于这些技术的研发并不会像那些耗能大国那样地重视;虽然地热能本身是清洁的,但是它的开发手段却带来了环境问题。虽然没有温室气体排放,但钻井的过程中可能会导致地壳中的二氧化硫的泄露,导致酸雨。

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