新能源“可燃冰”是怎样的?
“冰”怎么会“可燃”?即使是二氧化碳在超低温状态下形成的“干冰”也不可燃。但确有“可燃冰”存在,它是甲烷类天然气被包进水分子中,在海底低温与压力下形成的一种类似冰的透明结晶。据专家介绍,1立方米“可燃冰”释放出的能量相当于164立方米的天然气。目前国际科技界公认的全球“可燃冰”总能量,是所有煤、石油、天然气总和的2~3倍。美国和日本最早在各自海域发现了它。我国近年来也开始对其进行研究。
“可燃冰”的主要成分是甲烷与水分子(CH4·H2O)。它的形成与海底石油、天然气的形成过程相仿,而且密切相关。埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中,厌气性细菌把有机质分解,最后形成石油和天然气(石油气)。其中许多天然气又被包进水分子中,在海底的低温与压力下又形成“可燃冰”。这是因为天然气有个特殊性能,它和水可以在温度2~5摄氏度内结晶,这个结晶就是“可燃冰”。
有天然气的地方不一定都有“可燃冰”,因为形成“可燃冰”除了压力主要还在于低温,所以一般在冰土带的地方较多。长期以来,有人认为我国的海域纬度较低,不可能存在“可燃冰”;而实际上我国东海、南海都具备生成条件。
东海底下有个东海盆地,面积达25万平方公里。经20年勘测,该盆地已获得1484亿立方米天然气探明加控制储量。尔后,中国工程院院士、海洋专家金翔龙带领的课题组根据天然气水化物存在的必备条件,在东海找出了“可燃冰”存在的温度和压力范围,并根据地温梯度、结合东海地质条件,勾画出“可燃冰”的分布区域,计算出它的稳定带的厚度,对资源量做了初步评估,得出“蕴藏量很可观”结论。这为周边地区在新世纪使用高效新能源开辟了更广阔的前景。
1、可燃冰是理想的新能源。新能源是和长期广泛使用、技术上较为成熟的常规能源(如煤、石油、天然气、水能、核裂变能等)对比而言的。它包括潮汐能、波浪能、海流能、风能、地热能、生物能、氢能、核聚变能等。可燃冰的学名为“天然气水合物”,所以是新能源。
2、燃冰的学名为“天然气水合物”,是天然气在0℃和30个大气压的作用下结晶而成的“冰块”。“冰块”里甲烷占80% 99.9%,可直接点燃,燃烧后几乎不产生任何残渣,污染比煤、石油、天然气都要小得多。西方学者称其为“21世纪能源”或“未来能源”。
3、1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水。科学家估计,海底可燃冰分布的范围约4000万平方公里,占海洋总面积的10%,海底可燃冰的储量够人类使用1000年。
4、5月,可燃冰成为炙手可热的关键词。随着首次海域试采成功,中国科技工作者正式开启了通往资源储存量高达相当于千亿吨石油的“可燃冰时代”大门。
5、在人类日益为能源所困的今天,可燃冰的成功试采自然是万众瞩目。来自中国地质调查局日前的公开消息称,我国南海神狐海域水合物试采自2017年5月10日点火测试以来,至6月10日14时52分已连续产气达31天,总产气量达到21万立方米,平均日产6800立方米。此消息一出,让原本仅存在于概念中的可燃冰,突然变成了现实的能源,也引爆了相关概念股。
6、自上世纪60年代被发现以来,可燃冰一直被认为具有巨大的潜在价值。天然气水合物被国际公认为煤、石油等的替代能源,是世界重要的战略资源,可燃冰被誉为“未来的能源”。可燃冰一般存在于海底或陆地冻土带内,是水和甲烷在高压、低温条件下混合而成的一种固态物质,可像固体酒精一样直接点燃。其热值比石油高许多,燃烧后只生成二氧化碳和水,储量据称可供人类使用千年。
7、“这是第一次,人们终于开始相信大规模开采可燃冰前途光明。”在国土资源部地勘司司长于海峰看来,“我国海域天然气水合物资源潜力巨大。天然气水合物开发利用将会大大提升我国能源安全保障程度,降低对外依存度,进一步优化能源消费结构。”而对于南海可燃冰试采成功,国土资源部中国地质调查局副局长李金发称为继美国引领页岩气革命之后,一次由中国引领的天然气水合物革命,将推动整个世界能源利用格局的改变。
8、有人说,可燃冰开采没那么容易,环保是否过关得打个问号。对此,试采现场指挥部办公室副主任陆敬安表示,在南海可燃冰试采过程期间,我国建立了可燃冰环境效应评价技术方法,获得试采前环境本底数据。并利用大气、海水、海底和井下四位一体监测体系,对甲烷、二氧化碳等参数及海底沉降进行实时监测。数据对比显示,截至目前甲烷等参数无异常变化,海底地形无变化,没有环境污染,未发生地质灾害。
9、但与此同时,此次我国在全球范围内实现首次成功试开采,仅是万里长征迈出关键性一步,未来要实现产业化和商业化开采,仍有长路要走。虽然可燃冰前景广阔,但其开采却要面对各种挑战。具体来看,据中国经济网此前报道消息称,可燃冰靠低温高压封存,如温度升高,水合物中的甲烷可能溢出或者如冰块消融、压力回升,一旦控制不当,可能造成海底滑坡等地质灾害。
10、可燃冰还将面临着来自光伏、风电和常规天然气等能源的竞争,能否大规模商业应用,最终要取决于其是否可以依赖技术进步,提高经济性。基于中国可燃冰调查研究和技术储备的现状,预计我国在2030年左右有望实现可燃冰的商业化开采。根据公开资料,目前中国可燃冰海域储量相当于中国陆地石油、天然气资源量总数的一半。粗略估算,可供中国使用一百年以上。
11、未来可燃冰开发道路依旧漫长,何时能够进入“寻常百姓家”呢?按照此前国家对可燃冰的开发计划,2006年-2020年是调查阶段,2020年—2030年是开发试生产阶段,从2030年起,可燃冰的开发则会进入商业生产阶段。当前的重点在于,拥有保有足够的技术能力和基础数据研究,而这两者目前都需进一步加强。
12、实际上,对可燃冰的开发,无论是目前的试开采,还是将来通过技术进步,实现大规模的商业化应用,都和“三桶油”无法脱离关系。国内机构预测,可燃冰将来很可能会成为各石油公司竞相抢占的资源。值此背景,未来商业化生产可期,利好海上油气钻采设备和天然气装备产业链的相关企业,相关概念股有望持续获得市场资金的关注。
13、另据证券日报此前报道,作为未来市场潜力巨大的可燃冰,包括中金公司、太平洋证券、平安证券等在内的多家券商频频发布研报表示看好可燃冰行业的后市表现。长期来看相关上市公司或将大幅受益。由于可燃冰主要分布在海底,未来海上油气钻采设备及服务厂商有望首先受益。
1996年夏天,在北太平洋水域航行的一艘海洋考察船上,德国科学家正在搜寻洋底的神秘晶体——可燃冰。经过连续几天的努力,水下摄像机终于在800米深的黑洞洞的海底拍摄到了晶莹的亮光。科学家们立即用特殊设备从海底取出了样品。为了检验这块冰晶体是否充满甲烷,一位科学家从这种冰块上取下一小块,迅速用火柴点燃,这块冰雪一样的东西开始燃烧,燃起呈淡红色的火焰,一边燃烧,一边融化,不一会儿,冰块变成了一滩水。
遍布全球的可然冰直到20世纪才被科学家们发现影踪。它是上天赐予人类的巨大资源,是地球上尚未开发的储量最大的潜在能源。这个富有诗意、充满神秘的能源矿藏,吸引着全世界的地质学家们到大陆的冻土带,到深海底去寻找它的倩影。
目前地球上可供人类开采的石油、煤炭等能源正在日益减少,可然冰受到开始寻找新的替代能源的各个国家的密切关注。世界上掀起寻觅可燃冰的热潮,一些国家相继把可燃冰作为后续能源进行开发研究,对可燃冰的科学考察取得了可喜成绩。美国、日本等国家先后在海底获得了可燃冰实物样品,而加拿大在冻土带内找到了可燃冰。因此,有专家指出,可燃冰这种新型能源一旦得到开采,将使人类的燃料使用史延长几个世纪。
据粗略估算,在地壳浅部,可燃冰储层中所含的有机碳总量大约是全球石油、天然气和煤等化石燃料含量的两倍,海底可燃冰的储量够人类使用1000年。世界上绝大部分的可燃冰都分布在海洋里,据科学家估算,海洋里可燃冰的资源量是陆地上的100倍以上,海底可燃冰分布的范围约占海洋总面积的10%,大约4000万平方公里,是迄今为止海底最具价值的矿产资源。据最保守的统计,全世界海底可燃冰中储存的甲烷总量约为1?8亿亿立方米,约合1?1万亿吨,如此数量巨大的能源是人类未来动力的希望,是21世纪具有良好前景的后续能源。
可燃冰的使用价值甚至比石油还高,1平方公里的可燃冰等于164平方公里的常规天然气藏;它又具有独特的高浓缩气体的能力,也就是说,高浓度气体等于高储量。充填甲烷的可燃冰的能量密度是煤和黑色页岩的10倍左右,由此可见,可燃冰是一种罕见的高能量密度的能源。
据专家估算,在全世界的边缘海、深海槽区及大洋盆地中,目前已发现的水深3000米以内沉积物中可燃冰中的甲烷资源量为2?1×1016立方米(2?1万万亿立方米)。以上储量的估算尚不包括可燃冰层之下的游离气体,因此,“可燃冰”很可能就是解决人类能源不足的希望所在。
可燃冰的储量如此之大,分布范围如此之广,而且清洁高效,是石油、煤、天然气等传统能源所无法比拟的,点燃了人类21世纪能源利用的希望之光,被西方学者称为21世纪能源或未来新能源。
是。可燃冰会成为我们21世纪最新的洁净新能源。可燃冰实质上是甲烷被水分子笼包围.
作为能源,发挥作用的是甲烷。
“可燃冰”是什么?
这种看起来像冰霜的物质叫“可燃冰”,学名叫“天然气水合物”,因为主要成分是甲烷,因此也常称为“甲烷水合物”。在常温常压下它会分解成水与甲烷,“可燃冰”可以看成是高度压缩的固态天然气。“可燃冰”外表上看它像冰霜,从微观上看其分子结构就像一个一个“笼子”,由若干水分子组成一个笼子,每个笼子里“关”一个气体分子。目前,可燃冰主要分布在东、西太平洋和大西洋西部边缘,是一种极具发展潜力的新能源,但由于开采困难,海底可燃冰至今仍原封不动地保存在海底和永久冻土层内。
由于传统能源会严重破坏环境,于是聪明的人类开发出了许多种新能源,不仅成功解决了环境污染问题,还解决了传统资源不足的问题,那么新能源都有哪些呢?赶紧来看看吧。
01
太阳能:
①太阳能热利用技术比较成熟,例如我们所使用的太阳能热水器、太阳能制冷、太阳能聚焦高温加工、太阳灶等;
②太阳能光电转换技术,通过太阳能光电池把光能转换成电能(直流电),主要是光电池制造技术,这种发电技术利用最方便,但大功率发电成本太高;
③光化学转换技术,利用太阳能光化学电池把水电解分离产生氢气,氢气是很干净的燃料。
02
风能:风能是一种机械能, 风力发电是常用技术,目前世界上最大风力发电机为3200千瓦,风机直径97.5米,安装在美国夏威夷;我国风力发电装机总共20万千瓦,最大风力发电机为120千瓦。
03
生物质能:
①热化学转换技术,把木材等废料通过气化炉加热转换成煤气,或者通过干馏将生物质变成煤气、焦油和木炭;
②生物化学转换技术,主要把粪便等生物质通过沼气池厌气发酵生成沼气,沼气的主要成分是甲烷;
③生物质压块成型技术,把烘干粉碎的生物质挤压成型,变成高密度的固体燃料。
04
氢能:氢气热值高,燃烧产物是水,完全无污染;而且制氢原料主要也是水,取之不尽,用之不竭,所以氢能是前景广阔的清洁燃料。
05
潮汐能:潮汐发电技术是低水头水力发电技术,容量小,造价高;我国海岸线长达14000公里,有丰富潮汐能;据估算,全国可开发利用潮汐发电装机容量为2800万千瓦,年发电700亿千瓦时。
即海洋波浪能。这是一种取之不尽、用之不竭的无污染可再生能源。据推测,地球上海洋波浪蕴藏的电能高达9x104TW。在各国的新能源开发计划中,波能的利用已占有一席之地。尽管波能发电成本较高,需要进一步完善,但进展已表明了这种新能源潜在的商业化年,电厂的发电成本虽高于其他发电方式,但对于边远岛屿来说,可节省电力传输等投资费用。美、英、印度等国家已建成几十座波能发电站,且均运行良好。
2.可燃冰(图1 -4)
可燃冰是一种甲烷与水结合在一起的固体化合物,它的外型与冰相似,故称“可燃冰”。可燃冰在低温高压下呈稳定状态,冰融化所释放的可燃气体相当于原来固体化合物体积的100倍。据测算,可燃冰的蕴藏量比地球上的煤、石油和天然气的总和还多。
3煤层气
煤在形成过程中由于温度及压力增加,在产生变质作用的同时也释放出可燃性气体。从泥炭到揭煤、每吨煤产生8m%:从泥笑到肥煤,每吨煤产生10m气:从泥发炎到无烟煤每的吨煤产00。科学家估计,地球上煤层气可达200m。
新能源材料主要有:超导材料、太阳能电池材料、储氢材料、固体氧化物电池材料智能材料、磁性材料、纳米材料。
新能源新材料新近发展的或正在研发的、性能超群的一些材料。
波能:
即海洋波浪能。这是一种取之不尽,用之不竭的无污染可再生能源。
煤层气:煤在形成过程中由于温度及压力增加,在产生变质作用的同时也释放出可燃性气体。
可燃冰:这是一种甲烷与水结合在一起的固体化合物,它的外型与冰相似,故称“可燃冰”。
新能源定义
1980年联合国召开的“联合国新能源和可再生能源会议”对新能源的定义为:以新技术和新材料为基础,使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用,用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源,重点开发太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能。
新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源,包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能,以及海洋表面与深层之间的热循环等;此外,还有氢能、沼气、酒精、甲醇等,而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能 等能源,称为常规能源。