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地热开发重新进入中国视野

2019/08/16 来源:葫芦岛信息港

导读

地热开发重新进入中国视野冰岛国际机场南边20公里的斯瓦塔森吉热水供应发电厂,用1000米深地热井的高温蒸汽,将供暖设备中的凉水加热供应给

地热开发重新进入中国视野

冰岛国际机场南边20公里的斯瓦塔森吉热水供应发电厂,用1000米深地热井的高温蒸汽,将供暖设备中的凉水加热供应给周围的居民。

继世界银行高调宣布不再为燃煤火电项目融资之后,近日欧洲投资银行也跟进,宣布将停止为燃煤发电项目提供融资,以帮助各成员国减少碳排放量。在环境污染的压力下,中国也决定限制煤炭生产的增长,大力开发清洁能源。今年2月,国家能源局、财政部、国土部和住建部联合下发《关于促进地热能开发利用的指导意见》,让仅次于太阳能的第二大清洁能源——“地热能”就像多年失宠的孩子,再次进入国人视野。那么,世界地热能开发的现状如何?我国能否走出一条可替代煤炭的地热清洁能源之路?

早在上世纪70年代,在科学家李四光的号召下,中国利用地热发电曾取得了成功,但是以后没有持续下去,在过去二三十年里地热开发几乎陷入停滞。近年,国际上有关地热能的消息接连不断,日本,美国、英国、阿根廷、智利和秘鲁等南美国家以及肯尼亚等非洲国家,都纷纷加大了地热能的开发力度,并制定出各自的地热开发政策。福岛核泄漏事故发生后,日本的地热能投资增加了10倍,而美国更是进入了鼎盛发展时期。地热能究竟是一种怎样的能源呢?

每年自然释放的地热能

相当于全球耗电量5倍

有时候,冷静地审视我们所在的这个美丽星球,可能会感觉很惊悚:人类脚下的地底深处,7000摄氏度的地核被层层融化的岩浆包围着,各种放射性元素如铀、钍等的同位素释放出的能量,数亿年来一直烘烤着岩石层,无数的热流从地表的裂缝中涌出,火山的烟尘让人胆战心惊……这种高温和热量上千年来使人类深深敬畏,更使今天寻找新能源的科学家们为之着迷,这就是——地热能。

地球物理学界认为,地热能来自地球深处。往前追溯,这些热量起源于行星形成之初的残留(约占20%)和放射性元素的衰变(约占80%),热能从温度的地核传到地壳,将地壳中的地下水加热,热水和蒸汽渗出地面后释放能量,由此形成了从美国黄石公园到我国西藏羊八井等地壮观的地热喷涌奇观。有文献粗略估计,每年从地球内部传到地面的热能,相当于100拍瓦时(1拍瓦=1千万亿瓦特,即10的15次方瓦),折合100万亿度电,这个数字约是2010年全球耗电量18.466万亿度(美国能源信息署数据库提供)的5倍多,数量之大可见一斑。

2008年,政府间气候变化专门委员会(IPCC)的一份资料称,地球内的总热量约合3亿亿亿度电,如此天文数字确实给人以用之不竭之感

。请注意,从地质学的大时间段上看,地球正在极缓慢地损失热量,从这个意义上讲,地热能并非可再生能源。但由于地热资源总量巨大,人类开发利用地热能的行为与地热资源总量相比微不足道,并不能加速地球变冷的漫长过程,所以各国都把地热能归于可再生能源的范围。

从2010年4月在印尼巴厘岛召开的世界地热大会发布的数据来看,全世界共有78个国家在利用地热能,27个国家利用其发电(10715兆瓦),美洲和亚洲分别占世界总装机量的39.9%和35.1%。下面这张表格列出了地热利用的世界十强,冰岛和萨尔瓦多的地热发电量高达本国用电量的1/4。

本表格根据国际能源署2010年5月发布的《国际地热能市场报告》和国际地热协会站资料翻译整理,中国名列第18位。

意大利人早利用地热发电

法国早启用地热供暖系统

地热能的利用主要分两种,其一是直接利用。这是人类早采用的利用方式,如今仍在民间取暖、洗浴、医疗、农业温室、水产养殖等各方面广为应用。

地热能的另一种主要利用方式就是发电。根据各地热田的差异,地热发电机的设计主要有三种。

种设计简单,高压蒸汽推动涡轮旋转后进入冷凝器凝结成水,回到地下;

第二种设计,则是把高温水引到低压容器中解压,由于热水降压后蒸发的速度很快,同时热水蒸发产生蒸汽时它的体积迅速扩大,由此推动涡轮发电,这种发电系统常被称为“闪蒸法”;

第三种设计特别适合于含盐量大、腐蚀性强和不凝结气体含量高的地热资源——地热水首先流经热交换器,将地热能传给另一种低沸点的工作流体(如异丁烷),使之沸腾而产生蒸汽,蒸汽进入汽轮机做功,地热水从热交换器回注入地层。

综观人类利用地热的历史,我们可以发现,前人在利用地热能方面故事不少,常见的就是泡温泉:

公元43年,罗马军团占领了英格兰的苏利斯泉,借助当地丰富的温泉资源,罗马式浴室四处建起,远征的士兵们尽情地用这里的温泉濯洗征尘,祛除疲劳。苏利斯泉如今是英国的巴斯市(Bath),英语“bath”一词即是洗浴之意。

9世纪,斯堪的纳维亚半岛的人们远渡重洋,来到冰岛西南角的一处温泉遍地的海岸,在这里定居下来,他们把这个水汽缭绕的落脚点称作雷克雅未克,当地语即“冒烟的海湾”之意。

14世纪,早的地热区域供暖系统在法国的绍德艾格启用。1827年,早的地热商业开发出现在意大利的拉德瑞罗,人们从这里的间歇泉中提取硼砂产品。还是在拉德瑞罗,1904年意大利亲王皮埃罗·孔蒂试验了个地热发电机,点亮了4个灯泡,从此成为世界的地热电力生产基地。

美国是地热利用的后起之秀,年轻的查理·列博在1930年发明了台地热井下换热器。20世纪60年代,加州盖瑟尔斯的地热电厂开始发电,美国从此一跃成为世界地热发电领域的领头羊。

虽然每个人脚下深处都有地热能,但是从全球来看,这种巨大的能量的确更偏爱某些地区。美国地质调查局(USGS)站发布的这张全球地热带示意图表明,地质板块活跃区域的地热活动也很活跃,前面所说的地热发电十强国,都处于图中的红色三角形图标连成的横线区域。下文将对各国的地热利用情况加以简要介绍。

中国地热能分布示意图 来源/中国科技站

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