干熱巖作為一種資源,一直被科技界看作是潛力巨大的未來能源之一。干熱巖到底是什么?我們?nèi)绾卫盟?
什么是干熱巖?
從太空看,地球是一個(gè)藍(lán)色的星球。然而,從地表進(jìn)入地球內(nèi)部,就會(huì)發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)充斥著高溫的火球。
地球的核心有著與太陽表面相近的高溫,6000攝氏度,大量放射性物質(zhì)的衰變,持續(xù)釋放著熱量。從地核到地表,地球的溫度逐漸降低,最終低到足以讓人類可以生存。
在人類腳下大約3到10公里的地方,有一些巨大的巖石,內(nèi)部蘊(yùn)藏著大量的熱能,科學(xué)家稱它為干熱巖,從發(fā)現(xiàn)它的那一刻開始,人類就一直想開發(fā)利用它。然而,直到1974年,這個(gè)夢想才得以實(shí)現(xiàn)。
干熱巖怎么采?
干熱巖與溫泉一樣,都屬于地?zé)豳Y源的一種。但是,它所處的位置和所攜帶的高溫,也讓干熱巖的開采異常困難。干熱巖埋藏在3-10千米深的地下,溫度在200攝氏度以上,最高可以達(dá)到近千攝氏度。地下高溫、高壓阻礙了人類進(jìn)入地球的內(nèi)部。
目前,人類向地下鉆探,最深也只能鉆到12.2千米,但是用了22年的時(shí)間。開采石油的普通油井,需要深度大約3千米左右。要想鉆到地下3千米以下,甚至到10千米,難度非常大。
如何能找到較淺層的干熱巖,并將它的熱量開采出來,就成為科研工作者需要突破的技術(shù)難關(guān)。
打一口井到干熱巖的所在之處,施加壓力把水注入,同時(shí)壓裂干熱巖產(chǎn)生裂縫。水在經(jīng)過這些縫隙之后,變成高溫水或者蒸汽,從另一口井出來。這是傳統(tǒng)干熱巖開采的過程。
我國創(chuàng)新的重力熱管技術(shù),是把一根熱管深入到干熱巖層段,熱管的管壁是一種導(dǎo)熱速度極快的材料,熱管內(nèi)裝有沸點(diǎn)很低的氨水,在接觸到熾熱的井壁之后,氨水很快變成氨蒸氣,在重力的作用下返回地面。重力熱管技術(shù),只需要打一口井,不用壓裂巖石,也不用消耗其他能源,是一種更安全、更節(jié)能的技術(shù)。
歷經(jīng)十幾年的努力,我國科研人員在干熱巖開采上有了新的創(chuàng)新。2022年1月,中國研制的4200米重力熱管采熱試驗(yàn)裝置試運(yùn)行成功,首次在國內(nèi)實(shí)現(xiàn)了干熱巖熱能的長距離輸運(yùn),也為中國干熱巖的開采利用,奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
干熱巖的前景
在過去200多年的時(shí)間里,石油、煤炭等化石能源,推動(dòng)了人類社會(huì)的快速發(fā)展。但是隨著時(shí)間的推移,不可再生的化石能源儲(chǔ)量告急。與此同時(shí),化石能源燃燒帶來的污染問題日益嚴(yán)峻。
所以近些年,開發(fā)利用綠色的新能源成為全世界的目標(biāo)。干熱巖儲(chǔ)存量大又清潔,是一種倍受期待的新能源。
根據(jù)中國地質(zhì)調(diào)查局的評(píng)估,我國3到10公里內(nèi)干熱巖儲(chǔ)量,折合標(biāo)準(zhǔn)煤856萬億噸。而在2021年,我國全年能源消費(fèi)總量是52.4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。如果干熱巖能夠大規(guī)模開采,將對(duì)我國能源是一個(gè)重要補(bǔ)充。
在十幾年的時(shí)間里,中國科學(xué)家在干熱巖的開采方面,進(jìn)行了許多創(chuàng)新性的研發(fā),目前,中國干熱巖鉆井深度,已經(jīng)超過4千米,并且向著更深層探索。
責(zé)任編輯: 李穎