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1 # 深圳匯熱電磁加熱器
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2 # 藝聯328
新興
地熱
能源,是一般溫度大於200℃,埋深數千米,內部不存在流體或僅有少量地下流體(緻密不透水)的高溫巖體。存量巨大。中國首次發現大規模可利用乾熱巖資源於
青海
省共和盆地
。青藏高原
南部約佔中國大陸地區乾熱巖總資源量的1/5 -
3 # 幸運的小兔子
能源是人類活動的物質基礎,人們從遠古時期鑽木取火來烹煮食物,到如今利用能源驅動機器,我們的生活早已離不開能源。但遺憾的是,按照現在的全球儲量和消耗速度來看,地球能源的主力軍——石油和煤炭,僅僅只能讓人類的生活再維持200年。能源轉型迫在眉睫,世界各國紛紛將目光投向了“地熱資源”這塊蛋糕,而高溫乾熱巖正是地熱資源的重要組成部分。
多年之前,人們就發現地球深處蘊含著巨大的能量,這些貯存在地球內部的可再生熱能絕大部分來自於地球內部放射性物質的衰變放熱,也有來自於外星隕石墜落地球所攜帶的熱能,以及天體引力等讓地球自轉變慢所產生的摩擦生熱。
1904年,科學家們在義大利羅馬西北托斯卡納地區的拉德瑞羅地熱田首次利用地熱驅動0.75馬力的小發電機點亮了5個100瓦的燈泡後,人們就在這裡建立了世界上第一座500千瓦的小型地熱發電站,由此開創了地熱發電的先河。
冰島北部克拉夫拉的地熱發電站
隨後,美國、墨西哥、菲律賓、冰島、德國等多個國家也紛紛踏入了研究地熱發電的行列中。其中,美國在1984年建成了世界上首座高溫巖體地熱發電站。這種溫度一般大於200℃,埋深於數千米之下,內部不存在流體或僅有少量地下流體(緻密不透水)的高溫巖體,因其存量巨大而逐漸發展為新興地熱能源。
據調查,高溫乾熱巖體所蘊含的能量是地球上全部石油、煤炭和天然氣所蘊含能量的30倍。雖然這種新型發電站的供電成本與依靠燃燒煤炭、天然氣的火力發電站所耗成本相當,但卻不會排放二氧化碳來加劇溫室效應,也不會排放二氧化硫等有害氣體來汙染環境。
同時,利用高溫乾熱巖體發電的成本是利用風能發電成本的一半,不到利用太陽能發電成本的八分之一,因此地熱資源相對於其他清潔能源而言更為高效。一座高溫乾熱巖體發電站的壽命最少為20年,但即使巖體的溫度因低溫水的熱傳遞而不斷降低,地下的高溫也能在幾十年後讓這些巖體的溫度再次升高,使其重新發電。
不過,面對如此巨大的能源,人類起初還不能完全充分地掌握這股難以估計的能量。1985年,一隊冰島工人在鑽地熱井時,不慎引發了巨大的爆炸事故,高壓蒸汽在瞬間噴湧而出,讓所有人都措手不及。隨後,研究人員在探尋爆炸原因的過程中發現,這是由一處地下蓄水池的水在高壓下沸騰所引起的。當週圍環境滿足222個大氣壓,溫度在374℃或以上時,水就無法充分膨脹轉化為水蒸氣,只能保持液態,這種情況被稱為“超臨界狀態”。而處於這種狀態下的水,蘊含著巨大的能量。一旦外界條件改變使得氣壓降低(例如工人鑽井),水流便會迅速地轉化為水蒸氣湧出。
假如我們能夠充分利用“超臨界狀態”,將會獲得更多的電量。經過估算,一座“超臨界狀態”地熱井所產生的電量是普通地熱井的10倍。如果把現有的地熱井全部更換為“超臨界狀態”地熱井,預計可再生能源的總量將提升30%。
基於這些可觀的前景,地質學家們經過了一次又一次的實驗,終於在4年後的一次冰島深鑽井專案中發現:巨大的熱能可以促使水進入“超臨界狀態”,而地表下的岩漿是絕好的熱能來源。雖然科考隊的鑽探裝置和儀器被噴湧而出的岩漿所形成的熔岩熔燬了,但大家卻得到了重要的資料——在岩漿和高壓的作用下,水溫最高可達900℃;而普通地熱井裡水溫一般為200℃—300℃。
由於人們目前所使用的機器並不能抵擋住炙熱的熔岩,科學家們便借鑑了由美國加州大學的莫頓和史密斯在20世紀70年代所提出併成功實踐的理論——利用溫度在200℃以上,埋藏在地表兩公里以下,內部不存在流體或僅有少量地下流體的無裂隙高溫乾熱巖體,建造了一個人工熱儲水庫,他們將地表低溫水注入其中獲取熱能,然後匯出高溫水,透過熱交換器利用蒸氣驅動渦輪機發電。
高溫乾熱巖體發電的原理圖(藍色代表冷水,紅色代表熱水)
於是,科學家們利用相似的原理,在岩漿附近的岩石上鑽井,將水注入井內吸收熱能,再利用高壓使水溫達到500℃—600℃,形成“超臨界狀態”,進而透過降低氣壓所產生的水蒸氣,帶動渦輪機發電。2011年,科學家們成功實現了這一構想,使“超臨界狀態”下的水溫達到500℃,產生了35兆瓦的電量。根據最新的用電調查顯示,年發電量約35兆瓦時,能夠滿足中國3萬戶普通家庭的用電所需。
正當世界各國加快地熱資源研究的腳步時,中國自然也不例外。新中國成立以來,電力事業受到了各方各界的高度重視,當時中國最大的地熱能發電站,世界上首座利用地熱潛層熱儲進行工業性發電的電站——羊八井地熱電站在西藏自治區當雄縣建設而成,它為中國提供了源源不斷的電力資源。
羊八井地熱電站
在2014年2月,中國科考隊在江蘇省寶應縣經濟技術開發區七里村地下3028米處成功鑽取出93℃的優質地熱水,這是目前該省水溫最高、井深最深的地熱井;同樣是在2014年,地質學家們在青海省共和盆地中北部勘查到了範圍廣、埋藏淺,溫度高達153℃的高溫乾熱巖資源,填補了中國多年以來在這一領域上的空白。而在2015年國務院積極推行清潔能源,提倡節能減排,最佳化能源結構的舉措下,中國科學家也在不久前於青海共和盆地3705米深處首次鑽獲236℃的高溫乾熱巖資源。
這些科學發現和政府舉措都推動著人們對地熱發電的研究不斷向前邁進,相信在不久的將來,地熱發電將走進千家萬戶,照亮每一個角落。
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什麼事幹熱巖呢?
簡單的講可以將其理解為一種“會發熱的石頭”,這種埋藏在數千米之下,溫度高於200℃的巨大熱源。
毫不誇張的講,這簡直就是上天對我們的饋贈!
絕對清潔環保零排放、資源總量無限接近於永不枯竭、不受季風和氣溫影響、生產成本極低...這就是“乾熱巖”,是未來新能源領域中不二之選,其生產成本是風能、潮汐能的一半不到,生產效率卻是二者的數倍!
毫不諱言,當前中國的能源消費結構依舊還是以煤碳為主。去年中國煤炭消耗總量佔據了國內總能源消耗量的63%,大大超出了全世界29%的平均水平。
其實,面對這種極不合理的能源結構,中國早已在新能源領域開始發力。僅2015年中國在新能源領域投資便達了1029億美元,佔據了當年世界全部新能源投資總額的三分之一,雄踞世界新能源投資領域霸主地位!
在一年又一年將數以千億美元投入新能源的開發的大背景之下,此次乾熱巖的鑽獲極大的鼓舞了我們的信心。
據悉,此次探測發現的位於青海共和盆地的“乾熱巖”分佈面積,達到了驚人的3000多平方千米,此地與之前該盆地發現的18處勘測區,完美的形成了一個散間分佈!
其實,其實對於“地熱開發”,中國早已輕車熟路。一口精心勘測,數千米深的注入井,不斷向炙熱的井中灌注冰涼的冷水,在冷熱收縮中,井口內部越來越大,在源源不斷的加熱下,冷水化作了高溫水蒸氣,進而帶動汽輪機運轉,化作源源不絕的電力。水蒸氣冷凝成液態水,再次被注入地下......看似簡單的過程,卻造就了不簡單的成果!
按照最保守估計,中國目前的陸域乾熱巖資源量能量值已經達到了驚人的856萬億噸標準煤,根據國際通行標準2%的利用率,也已經達到了17萬億噸標準煤!
當然,隨著今後的陸續勘測發現,熱值總量將進一步增加,隨著生產工藝不斷改良,熱利用率也將逐步攀升!
或許很多人對於17萬億噸標準煤沒有一個明確的概念,這麼說吧,去年一年中國的能源消耗總量摺合下來,僅僅為43.6億噸標準煤!
按照43.6億噸標準煤一年的消耗量來算,17萬億噸可以使用多少年?答案是3900年!毫無疑問,這是一個石破天驚的答案!
事實上,目前全球已探明的地熱資源,已經是石油、天然氣等化石能源總量的幾十倍。隨著技術的快速進步,新能源的發展前景蔚為可觀。中國作為全世界最積極推崇發展新能源技術的國家之一,一旦成功的商用可燃冰、乾熱巖等清潔能源,那些曾經在碳排放上對中國大作文章的西方國家,肯定會心如刀絞吧!