山東挖出寶貝,儲備量相當於180億噸煤炭

碳中和、碳達峰都是我國當今的熱門話題,而如何利用清潔能源、幫助實現2030年的碳達峰的目標,也就成為了我們當下關注的重點。

現在,我們熟知的清潔能源無非是風能、太陽能、核能等等,很少有人能想到地熱能,更少人知道乾熱巖。

實際上,我國的乾熱巖儲量十分豐富,有訊息稱,光是在山東地區的儲量就相當於180億噸煤炭。

山東挖出寶貝,儲備量相當於180億噸煤炭

乾熱巖是一種什麼能源?

地熱能是一種我們不太熟悉的清潔能源,它存在於地球內部的岩石、岩漿之中,能夠為人類所開發利用,而乾熱巖就是地熱能的一種。

山東挖出寶貝,儲備量相當於180億噸煤炭

我們知道,越靠近地球內部,溫度就越高。

科學研究發現,從地表往下深度每增加1千米,平均溫度就會升高30℃,而地心的溫度超過6000℃。

也就是說,我們可以簡單地認為,往下挖得越深,我們有可能利用的地熱能就越多,但是以人類的科技水平來看,埋藏過深的地熱能是我們暫時還不可能利用的。

而乾熱巖埋藏的深度相對來說比較“淺”,儲量也比溫泉等地熱形式更大,是目前我們利用地熱能的一個研究方向。

山東挖出寶貝,儲備量相當於180億噸煤炭

乾熱巖是一種深埋於地下3千米以下,內部緻密不透水的高溫巖體,其溫度一般大於180℃或200℃,假使我們能夠提取其內部的熱量、利用其發電,就能夠實現環保發電,因而它也是一種清潔能源。

大約從上世紀70年代的全球石油危機開始,美國等西方發達國家就開始了對於乾熱巖開發利用的研究,而我國相對落後一步,從“十二五”期間才正式開始了乾熱巖的開發研究。

不過,從體量上來看,乾熱巖在地球內部的儲量還是比較豐富的,學界通常認為,地表以下3-10千米深處乾熱巖所蘊含的能量,相當於全球石油、天然氣、煤炭能量的30倍左右。

山東挖出寶貝,儲備量相當於180億噸煤炭

而在我國,乾熱巖的儲量也比較豐富。2014年10月,科學家首次在我國發現了乾熱巖:它埋藏在青藏高原共和盆地發現了地下2880米處,那裡花崗岩體的溫度達到了181℃。

2016年,山東省發現了我國東部賦存條件最好的乾熱巖,據相關研究人員預測,在威海文登區,即使只有2%的乾熱巖能量被利用,也可供山東全省使用38年。

2019年,山東日照市發現儲量豐富的乾熱巖,摺合標準煤炭資源量估計超過187。79億噸。

山東挖出寶貝,儲備量相當於180億噸煤炭

同年,河北省唐山市也發現了京津冀地區埋藏最淺的乾熱巖,深度大概在3965米左右,摺合標準煤炭資源量為78億噸。

2022年1月,江蘇省泰州市開始了乾熱巖的查證試驗,據估算,這裡的乾熱巖摺合標準煤炭資源量可以達到196萬億噸。

山東挖出寶貝,儲備量相當於180億噸煤炭

總的來說,根據我國科研人員的估算,我國大陸3-10千米深處的乾熱巖資源量相當於960萬億噸標準煤,即使按照2%的可開採資源量來計算,這也是我國能源消耗總量的5200倍。

因而,如果我們能夠好好利用乾熱巖,就能夠獲得“取之不盡”的清潔能源,是一件“功在當代、利在千秋”的大好事。

不過,在這件事情上,我們也不能高興得太早了,因為專家表示,乾熱巖的儲量豐富,不等於可利用的資源量就很豐富。

山東挖出寶貝,儲備量相當於180億噸煤炭

儲量豐富,不等於可利用的資源豐富

研究指出,乾熱巖儲量巨大,而且不受氣候的影響,用於發電比風能、水能等清潔能源更加穩定。

而且,儘管根據估算,一處乾熱巖發電站在使用大約20年後就會因為地下巖體溫度下降而無法繼續發電,但只要給它一點時間,讓地心岩漿再度加熱巖體,就能繼續利用乾熱巖,從這個角度來看,乾熱巖是一種可迴圈利用的資源。

但以現在人類的科技水平而言,想要利用乾熱巖還是有一定難度的,現在我們利用乾熱巖的方式主要是注入低溫水,再利用水蒸汽進行發電。

山東挖出寶貝,儲備量相當於180億噸煤炭

乾熱巖的開發利用技術,在業界被稱之為“增強型地熱系統”,在開採時,我們首先需要從地表打一口直通乾熱巖的注入井,隨後將井口封閉,並向井內注入低溫水。

這樣,水就會在壓力的作用下逐漸填滿地下裂隙,並將裂隙逐漸擴大、連通,在地下形成一個類似於“高壓鍋”的環境,在乾熱巖的高溫加熱下,水溫就會逐漸升高。

這時候,我們就可以在注入井附近的合理位置鑽幾口生產井,用以回收高溫水和水蒸汽,並用於發電和綜合利用。

山東挖出寶貝,儲備量相當於180億噸煤炭

由於乾熱巖發電後的尾水溫度也可以達到70-80℃,我們可以利用這些尾水進行房屋供暖等,待尾水溫度進一步下降後,我們還可以將低溫水再次注入到注入井中,繼續迴圈利用,從這個角度來看,乾熱巖也是一種非常環保的能源。

但問題在於,整個開採過程非常不容易,不僅對於技術要求很高,而且對於乾熱巖的相關要求也很高,否則多次能量轉化會導致能量大量散失,反而得不償失。

專家指出,雖然地殼內部存在著大量的乾熱巖,但並不是每一處乾熱巖都可以被開發利用,如果溫度達不到180℃,那麼開發利用就不划算;而如果幹熱巖埋藏地太深,人類也不能開發,那麼這個資源相當於是沒有意義的。

山東挖出寶貝,儲備量相當於180億噸煤炭

例如,在美國西部地區地下2千米的乾熱巖就可能達到200℃,這樣的乾熱巖開發利用起來就比較方便,而在我國東部地區,鑽井普遍要到6千米才能得到180℃的乾熱巖,這就限制了我國對乾熱巖的開發利用。

專家表示,前幾年我國曾在松遼盆地發現了一處240℃的高溫地熱能資源,可這處乾熱巖卻在地下7000多米的深處,我們還無法對其進行利用開發,這也就相當於我們沒有這一資源。

而且,根據山東干熱巖資源的地下溫度分佈曲線來看,其地熱溫度來自於地質構造的區域性斷裂,地底深部的熱能由此被帶到了淺部,讓地底淺部出現了一段“異常”的高溫,可實際上繼續開採的話,溫度並不會繼續增加。

山東挖出寶貝,儲備量相當於180億噸煤炭

因而,在山東發現的乾熱巖到底有多少開發價值,還有待科學家進一步調查研究。

除了乾熱巖的位置條件之外,人類的開採技術也限制了對乾熱巖的利用。根據目前國外的一些乾熱巖開採利用專案來看,乾熱巖的開採利用技術並不成熟。

美國是最早開始利用乾熱巖的國家,在1973年,美國新墨西哥州就已經開展了乾熱巖的開採利用專案,可這一專案最終還是因為技術和經費問題而被迫停止。

2003年,全球體量最大的乾熱巖專案在澳大利亞立項,此處乾熱巖位於地底4千米處,地熱溫度高達250℃,可以說開發條件相當良好,可由於生產井出口處的高溫無法維持,令這一專案至今都無法實現商業化運營。

山東挖出寶貝,儲備量相當於180億噸煤炭

而全球目前僅有法國的蘇爾茨乾熱巖專案已經實現了穩定的商業發電,該專案由歐洲的“三駕馬車”德法英聯合開展,從地底5千米處獲得200℃的地熱能源。

可即使如此,從經濟利益角度來看,這個專案似乎也並不太划算,因為三國為此投入了上億歐元,可這一專案目前僅產出了2兆瓦的電力。

除了開採利用的難度高之外,人類在開採乾熱巖時還很容易引發地震,影響當地的安全。

山東挖出寶貝,儲備量相當於180億噸煤炭

因為我們通常都會在有天然裂隙構造的地方開採乾熱巖,這雖然有利於開採,可人類活動卻容易導致裂隙活化、引發地震。

另外,開採乾熱巖時產生的巨大壓力也可能會導致地震,這對開採安全和當地居民的生命安全都有影響。

媒體報道顯示,瑞士巴塞爾曾有過一個乾熱巖開採專案,但在2004年時,開採專案引起了3。5級地震,引發了居民不滿,最終這一專案也就被迫流產。

當然,在科學家的不斷努力下,乾熱巖的開採技術也已經有了一些重大突破。

山東挖出寶貝,儲備量相當於180億噸煤炭

有重大突破,但還有很長的路要走

從全世界範圍來看,人類對於乾熱巖的開採技術已經有一定的進步。

例如,假如將增強型地熱系統應用於地表下4千米以上的位置,人工拓展巖體的裂隙、增加流體迴圈的效率,就能置換出更多的熱能資源。

這一技術在美國已經獲得了一定的成功。位於美國加利福尼亞的地熱電站過去僅有大約500兆瓦的發電能力,在應用了人工增強技術,並以附近湖泊水源進行熱交換之後,效率提高了40%,達到了750兆瓦。

山東挖出寶貝,儲備量相當於180億噸煤炭

儘管我國的乾熱巖開採和利用技術起步比較晚,目前仍然處在勘探調查和基礎研究的階段,但在我國科研人員的努力攻關之下,我們的技術進步還是比較快的。

例如,在2021年時,我國就已經完成了核心技術攻關,在河北唐山的乾熱巖專案上首次實現了我國乾熱巖的實驗性發電,並且建立了一套完整的乾熱巖鑽井技術和儲層改造技術體系,為我國今後的乾熱巖開採和利用打下了堅實的基礎。

再例如,我國目前開採潛力最大的乾熱巖專案是位於青海省共和盆地的乾熱巖專案。

根據最新勘探資料顯示,此處乾熱巖的勘探溫度又創造了“地下3705米處236℃”的新高,而且,因為這裡的乾熱巖資源埋藏深度適中,規模大,更容易被開發利用,這一專案已經成為了我國乾熱巖開採的重點專案之一。

山東挖出寶貝,儲備量相當於180億噸煤炭

根據央廣網2022年1月釋出的訊息稱,在科研人員的努力之下,共和盆地乾熱巖專案再次獲得了重大突破。

媒體報道顯示,這一專案已經取得了包括高效發電、突破迴圈連通採熱等多方面關鍵技術的進展,而且已經建立了地面換熱系統以及發電工程,並建成了我國首套基於工程開發誘發地震的實時監測和預報的系統。

簡單而言,就是說我國已經在利用乾熱巖發電,以及地震預報、保障開採安全方面取得了重要進展,這有利於將科學研究成果轉化為實際可應用的技術,能夠助推我國乾熱巖的開採利用,為江蘇等乾熱巖專案的開發利用提供寶貴的經驗。這一專案也成為了2021年我國地質調查十大進展中位列第一的專案。

山東挖出寶貝,儲備量相當於180億噸煤炭

但儘管如此,我們在乾熱巖開發利用,以及其他地熱能的開發利用上還有很長的路要走。因為我們對於地底的探索仍然十分有限,乾熱巖技術獲得的投入和關注也不夠,這讓乾熱巖領域至今未能出現顛覆性的開發技術。

所以,現在我國僅在大約12個點位上進行乾熱巖的勘探和開發試驗工作,尚未進行大規模的開採。

不過,從2020年開始,我國對於乾熱巖的重視程度就在不斷增加,因為那一年是我國“碳中和”元年,為了達成“碳達峰”的目標,我國必須要加大在清潔能源方面的開發和投入。

山東挖出寶貝,儲備量相當於180億噸煤炭

公開報道顯示,2021年乾熱巖的開發利用已經成為了“碳中和”框架路線研究的專題內容,而根據我國的能源規劃來看,大約要到2035年才能實現乾熱巖開採利用的工程化。

根據規劃,那時候鑽井勘探成本大約能夠降低1/3到一半,這將使得乾熱巖的大規模開採和商業化運營有可能真正實現。

相信在國家的重視和投入下,我國在乾熱巖資源的開採利用上一定可以繼續獲得重大進展,讓我國在清潔能源利用上更進一步。

甬說

宣告:刊載此文是出於傳遞更多資訊之目的。若有來源標註錯誤或侵犯了您的合法權益,請作者持權屬證明與本網聯絡,我們將及時更正、刪除,謝謝。 郵箱地址:jiahe202110@126。com

頂部