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  • 1 # 卡斯尼老基

    無論是地震還是火山,都是地下能量的釋放過程。地球內部的總熱能量約為地球上全部煤炭儲量的1.7億倍,具有經濟價值的潛在地熱能大約相當於現在全球能源消耗總量的45萬倍,比水力發電的潛力還大100倍。如何利用地下的高溫岩漿發電,是能源科學研究的一大課題。

    在世界各地,時常有些火山噴發,噴出的高溫岩漿,形成滾滾“紅流”,比如在美國夏威夷群島上的活火山,熾熱的火山岩漿噴出後形成滾滾“紅流”注入了太平洋,激起了沖天的蒸汽熱浪,是極其壯觀的景象。這些蒸汽熱浪給科學家帶來了創造發明的靈感,可不可以利用高溫岩漿中巨大的熱量來發電呢?如果這一設想能夠實現,人類將大受恩惠。據估算,僅美國就有5萬多個岩漿活動處,每處平均擁有相當於1.72億桶石油的能量,如摺合成石油燃燒發出的熱能,就相當於250億∼2500億桶石油,比美國所有礦物燃料的蘊藏量還多。因此,美國的科學家首先提出了利用高溫岩漿發電的建議,並設計了實施方案。利用岩漿的熱能當然不是等火山噴發之後去利用,那樣就為時已晚,而是要在岩漿還在地下時就去利用它的熱能。怎樣才能利用呢?科學家們想出了好辦法。

    首先他們用物理探測方法查明哪些地下有高溫岩漿,然後選定合適的地點,鑽上兩口深井,一直鑽探到高溫巖體中(在高溫巖體下就有岩漿),因此,有些井要鑽到6000米深,有些鑽到2000∼3000米就能到達高溫巖體內。這時就可以往井中灌入涼水,讓高溫巖體將涼水加熱,然後再從另一口井中抽出被高溫巖體加熱了的熱水。這時熱水的溫度可以高達190攝氏度,熱水抽出地面立即形成高壓蒸汽,推動氣輪發電機發電。

    現在,美國等一些國家都在建造岩漿發電的實驗工廠。例如,美國在加利福尼亞州的隆巴列伊地區打了一口6000米的深井,然後利用水泵把水壓入井孔,直達高溫巖體,水遇到高溫巖體變成蒸汽,單從一口井中得到的蒸汽,就可推動一個5兆瓦的發電機組。日本是多火山的國家,地下岩漿豐富,日本新能源開發部在岐阜縣燒嶽地區和山形大藏村,先後建造了兩家高溫岩漿發電實驗廠。英國的魯斯諾斯地區,有一個廢棄的花崗岩礦,花崗岩層下面就是熾熱的高溫岩層,在2000米深處,巖體溫度約為100攝氏度;在6000米深處,熱巖體可把水加熱到200攝氏度,一口井就能產生1兆瓦的電力,可持續用25年。因此英國政府計劃在這裡建造一家6兆瓦的熱巖發電廠,可給一個2萬人口的小城鎮提供電力。

    科學家稱,開鑿一個寬12英尺、深2萬英尺的洞就可以產生一個發電站,並可從中獲取30兆瓦的電力。只要將液體注入洞中,液體就會被岩漿加熱至攝氏500多度,再將液體輸出地面就可產生電力。從技術角度來看,岩漿發電已經不再有任何科學問題,不過,這是一個高風險的工程專案,雖然經過了很多試驗,依然面臨著一些問題。首先,要想成功建設一個岩漿發電廠,必須找到一個岩漿源地,而且是能夠迴圈的岩漿。也就是說,在地下深處隨著熱量不斷被提取,冷卻的岩漿必須要被周圍更高溫度的岩漿體所取代,新鮮的岩漿需要源源不斷地出現。當前,這個問題已經得到解決,科學家對冰島的克拉夫拉地熱發電站之下的岩漿進行研究後發現,岩漿的運動和流向是可以追蹤的,只不過需要花費大量的時間和財力。其次,需要考慮到地震的影響。通常來說,岩漿活動強烈的地方,也是地震頻發區域,這樣的發電廠容易受到地震的影響,比如冰島的克拉夫拉地熱發電站在早期打下的19個鑽孔,很多都被地震毀掉了。岩漿發電站的選址必須充分考慮地震的影響。同時,世界各地不同的岩漿源具有不同的化學物質和溫度壓力條件,即不同岩漿源之間具有一定的差異,這些差異意味著,在一個地區的技術工作方案,將不適用於其他地方,從而加大了商業化運作的風險。

  • 2 # 俄國小廚房

    冰島可能是最早開發火山地熱的國家了吧,Krafla火山地熱發電站從70年代就開始工作了:

    Krafla Power Station

    現在,擁有四座活火山的Reykjanes半島更是有希望直接給整個冰島供電; 如果你覺得一般的地熱井無非是找高溫地下水源,不算真的利用火山能量的話;Reykjanes的新冰島深鑽計劃的IDDP-2則是直接打井進入地下4-5km深處,直接透過地下熔岩貯藏附近處於超臨界狀態的水 (高壓下,在很高溫度下依然沒有變成氣態的水) 產生的蒸汽發電;這種方式發電比傳統地熱發電效率高得多,從地下提取上來的蒸汽溫度高達450攝氏度。這種“熔岩增強地熱系統”(magma-enhanced geothermal system)在過去聽上去還像是科幻,現在已經可以透過高溫材料技術的提升變為現實了:

    IDDP-2在一個多月前已經打入了地下4.2km深

    儘管目前 Reykjanes 還未真的開始進入能源利用階段,但是確實是為利用活火山地熱能源打開了一扇新視窗。初步估計Reykjanes如果進入發電階段可以提供36-45MW的發電能力,穩定給9000戶居民供電。

    科學雜誌2014年撰文介紹IDDP-2專案的時候直接用了標題:“火山能給世界提供能量嗎?”

    當然,目前看來,這種形式的供能還受到強烈的地域限制,前期投資巨大,後期盈利空間小的缺點的限制;但類似的“高熱焓地熱系統”,作為一種無CO2排放,無汙染,可更新。

    類似的,夏威夷,印度尼西亞等坐擁活火山資源的地區都也有嘗試的慾望:

  • 3 # 自然與歷史博物館

    直接在大量噴發火山口發電無異於找死,如果已經多年不噴發的死火山,而且地質結構穩定以後,可以參考地熱發電的模式建發電站。

    打一口深井到地熱層,透過有控制地注入冷水,產生熱蒸汽,並匯入另外一口井中,只有能保證火山不出現地質結構的變化,後面利用蒸汽發電就沒什麼難度了,跟火力發電原理差別不大。

  • 4 # 春天的書

    現有科技應該還不行,將來科技一定能做到。流浪地球裡不是有行星發動機嗎?科技含量比這個火山口發電站高多了。現在人類的能源不是不夠,而是超級多,只是人類還不能有效利用罷了。不說我們傳統的煤,石油,不說現代一點的太陽能核能,其實任何物質都可以是能源,我們要做的是提高科技,不斷進步,建三峽大壩發電,清朝人一定認為是天方夜譚,誰又知道再幾百年,人類科技會恐怖到什麼程度?

  • 5 # 思之遠方

    這個想法很可貴,很有想象力和進一步科學探討的價值。我理解,火山口噴出來的高熱度岩漿,也應該是一種可貴的熱能資源,如果科技發達到能夠充分利用這種資源,就可以變災害為寶了。相信,人類遲早會開發出利用火山口熱能資源的科技能力。實際上,還有很多資源,比如煤礦裡的瓦斯,閃電等,也都是一種很重要的能源,都有待於人類去探索利用,使其造福於人類。

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