你知道吗?在地球深处,有一种神奇的岩石,它的温度高达几百度,它的储量巨大,它的利用效率高,它的环境影响小。这种岩石就是干热岩,一种新兴的地热能源。干热岩有可能改变世界能源格局,让我们摆脱对化石燃料的依赖,实现碳中和的目标。而中国在干热岩资源方面拥有丰富的优势,如果能够有效开发利用,将为国家的能源安全和经济发展带来巨大的好处。
干热岩是指埋藏在地下数千米深处,没有或极少含有水或蒸汽的高温岩体。
它主要是由中生代以来的中酸性侵入岩、中新生代的变质岩或厚度巨大的块状沉积岩组成。干热岩的温度一般大于180℃,甚至可达300℃以上。干热岩的主要热源来自地球内部的放射性衰变和地幔对流。干热岩主要被用来提取其内部的热量,用于发电或供暖等用途。
干热岩作为一种清洁能源,具有以下优势:
资源量巨大,分布广泛:据估计,全球陆区3~10千米深处的干热岩资源相当于4950万亿吨标准煤,是全球所有石油、天然气和煤炭蕴藏能量的近30倍。我国大陆地区3~10千米深处的干热岩资源量约合856万亿吨标准煤,占世界资源量的六分之一左右。我国干热岩资源广泛分布于青藏高原、松辽盆地、渤海湾盆地、东南沿海等地。
资源开发利用对环境影响小,可基本做到零排放:干热岩开发利用采用闭式循环系统,在地下注入水,在地表回收水或汽,在发电机组中转化为电能,在换热器中转化为供暖能。整个过程不会产生废气、废水、固体废物等污染物,也不会消耗其他能源。
资源开发系统相对安全,不会造成大范围污染破坏:干热岩开发利用需要在地下钻井、压裂、注水、抽水等操作,但这些操作都是在深层岩体中进行,不会影响地表的生态环境。同时,干热岩开发利用也不会引起火山爆发、地震等自然灾害,因为干热岩一般位于地壳的稳定区域,与地幔或岩浆没有直接接触。
资源占地少,稳定性好:干热岩开发利用只需要在地表建设一些井口、管道、发电机组等设施,不会占用大量的土地资源。同时,干热岩资源深埋于地下,不受日照、风速、降水量等外部因素影响,可以提供稳定的热能供应。
资源利用效率高,利用成本低:干热岩开发利用的利用系数高达72%~80%,远高于其他可再生能源。虽然干热岩开发利用的早期投资较高,但无燃料费用,运行费用极低,长期来看具有良好的经济效益。
干热岩的开发利用主要通过增强型地热系统(EGS)来实现,基本原理是:
通过深井将高压水注入地下2~6千米的人工储层内,使其通过渗透循环而吸收热能;
再通过开采井将高温水或汽通过生产井抽出地表用于发电或供暖;
冷却后的水再次通过高压泵注入地下热交换系统循环使用,整个过程都是在一个封闭的系统内进行的。
增强型地热系统的开发和利用主要是建造两个子系统:地下人工储层和地面发电或供暖系统,二者都需要多项技术的运用和集成。其中,创建地下人工储层是目前研究的焦点。
干热岩是一种具有巨大潜力的清洁能源,它能够为我们提供稳定、高效、低碳的热能供应,有助于实现我国的能源转型和碳中和目标。我国干热岩资源丰富,分布广泛,但是开发利用还面临着诸多技术和经济的挑战。我们应该加强干热岩的勘查评价、开发试验、技术创新、政策支持等方面的工作,推动干热岩产业的发展,为我国的能源安全和经济社会发展做出贡献。
好