冰岛的可再生能源是什么意思
冰岛最主要也最典型的能源类型是地热能。原因是冰岛地处亚欧板块和美洲板块的交界处,地处板块的张裂地带,地壳不稳定,多火山活动,地热资源丰富。
冰岛的独特地质使其拥有可再生能源。冰岛位于大西洋中脊,这使得它成为世界上地壳活动最频繁的地方之一。冰岛有200多座火山和600多个温泉。有20多个温度至少150℃[300℉]的高温蒸汽地,其中许多达到250℃的温度。这就是为什么冰岛能利用地热能源的原因,这些蒸汽资源用于每个地方,从房屋供暖到加热游泳池都可以用。水电是利用冰岛上丰富的冰川河流和瀑布资源生产的。
冰岛人口不到30万,面积为10.3万平方公里,是世界上地壳运动最活跃的地区之一。这里自古冰川与火山并存、地震与地热孪生,素有“研究地质变迁的天然博物馆”之称。全岛有火山200多处,其中活火山30余座,平均每5年就有一次火山喷发。水温高于200℃的高温地热区26个,天然温泉800余处。首都雷克雅未克地区就曾经因温泉出露而热气腾腾。该市因此而得名,冰语意为“冒烟的港湾”。冰岛因此成为世界上地热资源最丰富的国家之一。热能储量巨大,如全部加以利用,每年可发电800多亿度。一方面的原因是,冰岛地处欧亚和美洲两大板块之间的扩展中心,大西洋中脊经由冰岛西南部向东北部贯穿全岛,且每年以大约2厘米的速度向两侧扩展。地堑式的断裂活动使地幔上隆,岩浆热源的热量不断传递到地表。另一方面,当地年降水量为2000毫米,水源补给充足。地下水在含水层中不断被加热便形成地热资源。冰岛地下3公里范围内的地热资源储量为3000万亿度电;技术上可利用部分为100万亿度电。目前的开发利用总量仅为可利用地热总量的百万分之1~2。也就是说,如果按照这个速度开发利用当地地热资源,冰岛的地热资源可以开发50~100万年。冰岛独特的地理位置和地质条件造就了一块水热合一、冰与火交融的神奇土地。大冰川下面是涌动着的活火山,地热奇观随处可见。由于大西洋暖流的影响,北纬66度的地理位置,气候却并不如人们想象中那样寒冷。年平均气温5摄氏度。尽管如此,生活在这里的人们对于能源的需求比世界其他地方的人们要大得多。地热发电带动能源密集型产业冰岛地热发电始于1969年,20年前我第一次去冰岛的时候,地热利用规模并不大,全国装机容量只有40兆瓦左右。加上直接利用的热量,地热能占一次能源的比例约为30%,与水力发电和石油比肩相当,“三一三十一”。20年后,冰岛的能源消耗翻番,地热发电装机容量达到575兆瓦,增加了15倍之多。2007年全年地热发电量3579吉瓦时,比2006年增长36%。88%的房屋供暖采用地热,热能直接利用人均世界第一!地热能在一次能源中所占的比例已经达到66%,真可谓今非昔比!在深钻机不停的轰鸣声中,能源局官员乐观地预计,要不了多久,装机就可能达到吉瓦级。雷克亚内斯是冰岛西南部的一个半岛,远远望去,海湾上矗立着一座小岛,形状极似面包。近看眼前,一座座玻璃、水泥结构物也形似面包,却是刚刚启用的地热电厂厂房。目前,该电厂装机容量为100兆瓦。来自电厂的尾水流量达到4~5个流量。我们来到地热开采井区考察时注意到,地表热显示依然强烈,令人为电厂的进一步增容增强信心。Hellisheidi电厂是新落成的地热电厂,今年装机达到123兆瓦。未来还有扩展405兆瓦的能力。现代化的厂房和电机、新型井口设备,给人留下深刻印象。电解制铝业是高耗能行业。正是地热发电带动了蓬勃发展的电解制铝业,它为电能找到了大用户,又反过来带动了地热能源的大发展。据说铝矿原料来自澳大利亚。在冰岛电解制成的铝产品销往全球,市场看好。2003年,铝的总产量为26.6万吨,出口创汇总额为4.42亿美元,占当年出口总额的19%。近期,美国铝业已签署协议投资冰岛的地热能源项目,若成功将为世界带来首个地热发电的铝熔炉,为其铝熔炉的能源采集方法带来变革。预期冰岛铝产品的年产规模可以达到70余万吨,其年出口创汇将超过10亿美元。这改变了过去一味依靠渔产品出口的局面,实现出口产品多元化。地热综合利用:在冰封绝地打造绿色家园冰岛目前的地热开发主要用于建筑取暖、温室大棚、海水养殖、游泳池、温泉洗浴、道路融雪、城市热水供应等方面。除了建筑供暖和发电利用规模很大之外,冰岛利用地热发电尾水建立的全天候室外地热游泳馆是其另一特色。从雷克雅未克市向东南方向驱车一小时左右就可到达斯瓦新集。这里20年前开始建8兆瓦机组,截至2007年底,其发电装机容量达到76兆瓦,而利用电厂的尾水建造的一处大型地热休闲康体设施令人耳目一新。这就是著名的露天温泉浴场——蓝湖。置身其中它给人带来的身心舒畅是一种特别的感受,已经成为全球地热利用中少见的一道亮丽风景。附近商场中销售的硅华温泉泥高级化妆品,也因“蓝湖”的品牌而享誉地热旅游业,据称这种泥有美颜、健体、治病的功效。地热副产品开发推动了地热利用产业的多元化。30年前全球石油危机爆发,冰岛饱受物价上涨和通货膨胀的危害,于是,该国积极转换了新的能源策略,从依赖化石燃料,变成使用洁净能源——水和地热。由于没有污染源,冰岛被称为世界无污染国家,自然环境及生态仍保持原始状态。目前,冰岛一次能源中可再生能源占81%,其中,地热能的贡献占66%,88%的建筑用地热采暖。冰岛现在已成为世界上最洁净的国家之一,预计在不久的将来,会成为世界上第一个全部使用可再生清洁能源的国家。向岩浆要热能尽管冰岛是世界地热开发的“楷模”,但迄今为止,冰岛地热发电的潜力只发挥了一小部分。为了将地热开发继续“深化”,冰岛积极推动深钻项目IDDP (Iceland Deep Drilling Project)。IDDP由一个联盟负责实施。计划在冰岛东北部Krafla地区钻探数口3500~4000米深井。今年在冰岛东北部Krafla地区钻探第一口深100米的浅井,2009年始钻探其他数口3500~4000米深井。进行这次深钻试验的目的是调查通过开采400~600℃的超临界蒸汽从岩浆地热系统生产能源的经济可行性。目标是单井产能40~50兆瓦,如果获得成功,将开创地热开发的新纪元。此外,如果超临界的地热能与铝熔技术相结合,将使铝业实现突破,使全世界受益。同时,冰岛和挪威等国家正投入巨资研发深层高温钻探技术。预计将共同投资475万欧元,用于研发工作。其中包括欧盟支持的250万欧元。在刚刚结束的北京奥运会上,冰岛手球队获得银牌。因为这是该国有史以来的第一枚奥运会奖牌,所以政府特别看重,冰岛总统亲自到北京参加闭幕式并且迎接运动员凯旋。当专机降落在停机坪的时候,大红地毯已经铺就。运动员受到民族英雄一样的礼遇。他们开玩笑地戏称本国是人均获得奖牌最多的国家之一。当然,如果按照人均计算,冰岛的地热利用是真正的第一,不是银牌,而是金牌!
冰岛,是北大西洋中的一个岛国。位于大西洋和北冰洋的交汇处。冰岛是世界上最环保的国家,冰岛的能源来自于地热能源以及对氢的利用,可以说在冰岛80%的能源是可以再生的,甚至在未来可能成为百分百绿色再生能源。
瑞士是街上第二环保国家,全境以高原和山地为主,有“欧洲屋脊”之称。[整个瑞士的国民全部采用可再生能源以及环保产品,而且瑞士人会参加环境的清洁,以保持生活的环境,在瑞士人们更注重采用单车代替汽车,尤其一些小城镇中更是禁止运输车辆。
哥斯达黎加经济主要是农业和电子元件出口。是中美洲地区经济较发达国家,已经取得相对较高的生活水平,土地所有权普遍扩张,而且旅游业蓬勃发展,同时由于是中美洲和南美洲的文化交汇处而拥有多样的文化。被称为“中美洲瑞士”。哥斯达黎加是美洲比较小的国家,然而在环保上极为重视,在一些政策中将保护森林列入,还会大规模的植树造林,以保证生活的环境。
瑞典王国简称“瑞典”,是一个位于斯堪的纳维亚半岛的国家,北欧五国之一,首都为斯德哥尔摩。它西邻挪威,东北与芬兰接壤,西南濒临斯卡格拉克海峡和卡特加特海峡,东边为波罗的海与波的尼亚湾。是北欧最大的国家。在瑞典也在有效的推广植树造林,保护生态环境,在瑞典出台了一些政策对化石燃料的减少使用,期望降低气候的变换和污染。
挪威意为“通往北方之路”,北欧五国之一,位于斯堪的纳维亚半岛西部。挪威领土南北狭长,海岸线漫长曲折,沿海岛屿很多,被称为“万岛之国”,领土与瑞典、芬兰、俄罗斯接壤,属地还包括斯瓦尔巴群岛和扬马延岛。首都为奥斯陆。由于全球气候变暖情况严峻,挪威也在积极改善环境,在挪威使用生态燃料以及再生能源,以起到改善环境。
法国是一个本土位于西欧的半总统共和制国家,海外领土包括南美洲和南太平洋的一些地区。法国是使用可在成能源的国家,法国使用生物燃料,广泛使用太阳能发电,凡是使用太阳能产品的家庭能够获得一定的减税,从而推广太阳能发电以及相关的设备。
奥地利是一个位于欧洲中部的议会制共和制制国家,下含九个联邦州,作为一个内陆国家,与多国接壤,东邻是匈牙利和斯洛伐克,南邻意大利和斯洛文尼亚,西邻列支敦士登和瑞士,北邻德国和捷克。首都维也纳,是奥地利最大的城市奥地利与捷克共同合作,在环保上力求创建一个美丽的生态花园国、绿色环保国,在国家中很多政策中都会出现环保的方面的情况。
毛里求斯为非洲东部一岛国,位于印度洋西南方,距马达加斯加约800公里,与非洲大陆相距2200公里。作为火山岛国,毛里求斯四周被珊瑚礁环绕,岛上地貌千姿百态,沿海是狭窄平原,中部是高原山地,有多座山脉和孤立的山峰。毛里求斯恐怕是在非洲的国家中,对环境保护的做的最好的国家了,毛里求斯推进国家对再生能源的使用,以及采用水力发电。
哥伦比亚国土位于南美洲西北部。伟大的拉丁精神充斥在这个国家的任何一个角落,而那些加勒比沿岸具有殖民地色彩的小城、壮观的国家公园、宏伟的安第斯山脉和美丽的热带雨林。在哥伦比亚有着大量推行环保的政策,降低森林的砍伐、保护自然资源、拯救灭绝动物,使用可再生资源等。
古巴,国名源自泰诺语“coabana”,意为“肥沃之地”、“好地方”。古巴是北美洲加勒比海北部的群岛国家,哈瓦那是古巴的经济、政治中心和首都。古巴是现存世界为数不多的五个社会主义国家之一,而且是美洲唯一的社会主义国家。在古巴为了减少污染和废弃的排放,建立了大量的水力发电站,使水力发电用来作为生活用电和工业用电。
按顺序排列,冰岛环保第一。
地热,又称地热资源、地热能,是储存在地球内部、能够被人类所利用的热量。目前,可利用的地热资源主要包括:天然出露的温泉、通过热泵技术开采利用的浅层地热能、通过人工钻井直接开采利用的地热流体以及干热岩体中的热量。
资源主要包括三种类型: 浅层地热能、水热型地热资源和干热岩。
浅层地热能: 是指温度在25摄氏度以下,蕴藏在200米以浅地表浅层土壤、岩石、水源中的可再生能源,通常采用地埋管、地源热泵或水源热泵等技术开发,用于供暖或制冷。我国浅层地热能开发规模高于全球首位。
水热型地热资源 : 地热资源家族中最为典型,一般指温度在25摄氏度以上,以液态水和蒸汽为主的地热资源的统称,主要表现形式为天然出露的温泉、气泉和埋藏在地下200米以深的流体。天然出露的水热型资源可直接开发利用,埋藏在地下的地热流体可通过人工钻井的方式进行开发。其中,根据温度可以进一步分为高温(大于150摄氏度)、中温(90摄氏度至150摄氏度)和低温(小于90摄氏度)三类。
干热岩 :是新兴地热资源,一般温度大于180摄氏度,是埋藏在地下数千米、不含流体或仅有少量地下流体(致密不透水)的高温岩体。2017年,我国科学家在青海共和盆地3705米深处钻获236摄氏度的高温干热岩。
地热资源被寄予厚望得益于其独有的鲜明优势。
一是分布广泛、资源量大。地球是个巨大的热库,地球内部的放射性元素不断地进行着热核反应,具有非常高的温度,地球中心温度高达6000摄氏度,高温热量透过厚厚的地层,时时刻刻向太空释放,地热能约为全球煤热能的1.7亿倍,是当前全球一次能源年度消费总量的200万倍以上,可谓取之不尽用之不竭。据初步评价,我国336个地级以上城市浅层地热能源可开采量折合标准煤7亿吨,可满足约300亿立方米建筑物供暖需要;估算全国水热型地热资源年可开采量折合标准煤18.84亿吨,中高温发电潜力996万千瓦,年发电量可达800万千瓦时;全国干热岩远景资源量折合标准煤856万亿吨,是未来煤和石油等化石能源枯竭后最具潜力的战略接替能源。
二是低碳环保、安全优质。地热是一种全天候、可再生、绿色清洁资源,开发利用安全稳定,受昼夜更替、季节交换与气候变化等因素影响远小于其它资源,可以连续不间断工作,一年工作8000多个小时,且保持较高的效率。
三是用途广泛,产业带动能力强。人类利用天然温泉已有几千年的历史,但真正规模化利用始于20世纪初。1904年,意大利在拉德瑞罗首次利用地热实现发电,标志着地热资源利用方式的革命性转变。截至2020年,全球开发地热资源的国家已达到88个,地热被广泛应用到发电、供暖、制冷、洗浴、温室种植、水产养殖、工业烘干、农业干燥、融雪冷却等方面。美国地热能发电装机容量多年位居世界第一,冰岛利用地热解决了全国90%的建筑供暖。我国地热利用已基本形成以西藏羊八井为代表的地热发电、天津和西安为代表的地热供暖、以东南沿海为代表的疗养与旅游和以华北平原为代表的种植和养殖的开发利用格局。截至2020年底,我国约实现地热能源供暖面积14亿平方米。因用途广泛,地热具有较高的综合利用价值,通过梯级利用可以实现发电、供暖、洗浴、疗养、养殖多种功能同时实现,可以同时带动工业、农业、旅游、医疗、服务业等多产业共同发展。
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“到2030年,建立地热能源探测与规模开发成套技术,突破干热岩高效利用核心技术,为地热能源占国家一次能源消费总量达3%提供科技支撑。”从地热资源探测与地热能利用研讨会上获悉,我国从国家层面对地热能源的开发利用终于有了初步时间表。
地热利用领域的神奇国度——冰岛
提到地热,不能不说说在地热利用领域一个神奇的国度——冰岛。冰岛共和国位于地球北极圈的边缘上,总面积13.1万多平方公里,人口只有20多万。乍听这个名字,一定以为这个国家是冰冷冰冷的。但这里实际上却是一个冬暖夏凉气候宜人的国度。尤其是首都雷克雅未克,7月份的平均温度是11℃,一月份平均温度在零下1℃,比同纬度的其他国家温暖得多,为何冰岛会如此温暖呢?
原来,冰岛这个地方,地热极为丰富,到处都是热泉、温泉、蒸汽泉和间歇泉。水温也各不相同,有的温度适中可以常年洗澡,有的温度很高,可以煮熟鸡蛋和土豆。如岛上的代尔塔顿古温泉,水温高达99℃,完全可以做饭。 现在,冰岛人不但用温泉洗澡,还用热泉、蒸汽泉为居民取暖,有时还用温泉地热建造温室种菜种水果和花卉。温室中有黄瓜、西红柿及热带生长的香蕉;咖啡和橡胶在这里也生长茂盛。温泉游泳池更是遍及冰岛的城镇和乡村。即使白雪皑皑的冬季,游泳池也温暖如春。 到20世纪,冰岛人开始利用地热发电。据1987年公布的数字,冰岛用地热发电的电力总数达3.9万千瓦,小小国家的地热发电量在这一年居世界的第10位。
了解了冰岛如此神奇的地热利用,你也许要问冰岛有这么丰富的地热能,那么我们国家有没有呢?这就要从地热能的形成说起。
地热能的形成
因为地球内部很深处存在放射性元素,这些元素不断进行着热核反应,具有非常高的温度,估计地球中心的温度有6000℃。这样巨大的热能,通过大地的热传导、火山喷发、地震、深层水循环、温泉等途径不断地向地表散发,这样,便产生了地热能。因此,地球被形象地形容为“大锅炉”。
形成条件:
1)热源(来自地球深部);
2)盖层(第三系 + 第四系);
3)热储(孔隙型 + 基岩岩溶裂隙型);
4)水源(来自于北部山区)。
地热能的分布
据估算,全球地热可采资源量超过全球一次性能源的年消耗量,地热资源开发利用的潜力很大。按照地热资源的分布,世界著名五大地热带有:环太平洋地热带、大西洋中脊地热带、地中海及喜马拉雅地热带、中亚地热带和红海、亚丁湾与东非裂谷地热带。
其中,我国地热资源与三个地热带有关:我国东南部为环太平洋地热带、我国藏滇地区为地中海及喜马拉雅地热带、我国新疆地区为中亚地热带。因此,我国地热资源很丰富。
地热能的利用通常分为三种
–用于发电的蒸汽或温度极高的热流体;
–可被直接利用的中低温的热流体;
–地源热泵利用地表浅层的能源,为建筑物制冷/供暖。
地热资源直接应用流体典型温度图:
地热能作为一种可再生的清洁能源,其开发利用对于我国发展清洁能源事业有重要意义。我国幅员辽阔,人口众多,虽然在地热直接利用方面在国际上有突出的业绩,但相对于人们的需求和我国地热资源潜力来说,利用程度仍然很低。期待未来地热能源能够得到更充分的利用。
出品:科普中国
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85%的冰岛人口利用地热取暖。首都雷克雅未克全部利用地热,一部分热水是从城里的井里提取的,一部分来自首都北边的地热区。热水的温度有摄氏80至140度,是经由一条很长的管道输送到城里,然后与回收水合在一起,水到达屋内仍有75至80摄氏度。而首都雷克雅未克在冰岛语的意思就是蒸汽海滩」。事实上,冰岛移民第一个注意到的就是从位于该市中部「温泉谷」冒起来的蒸汽,冰岛第一个热水井就在是在这里。雷克雅未克的妇女很早就开始在那儿洗衣服。
冰岛国际飞机场南边20公里斯瓦塔森吉(Svartsengi)热水供应发电厂。斯瓦塔森吉热水供应厂用1000米深的高温蒸气井将凉水加热, 然后供应给周围的镇和村庄。蒸汽凝结的热水被输送到蓝湖里,给游览人带来欢乐。该厂也使用汽轮机发电。靠近国会湖南边也有新的给首都供热的工厂,叫奈斯雅维里尔(Nesjavellir),运作模式与前者相同。
冰岛有世界著名的自然间歇喷泉,名叫盖锡尔(Geysir),意思是爆泉,在现在英语中已成为所有的间歇喷泉的名词。旁边有每几分钟喷20多公尺高的间歇喷泉,名字的意思是大间歇喷泉。欧洲著名的黄金瀑布位于盖锡尔北面10公里处。它是冰岛人最喜爱的瀑布。
冰岛经常发生火山爆发,在今年2月26日海拔1491公尺的海克拉火山,是冰岛境内最著名的火山,在蛰伏了将近10年后,又喷出了滚烫的熔岩,并且有大量浓烟从火山口冒出,直上云霄,景象十分壮观。海克拉火山正好位在冰岛东部和南部两大断层的接合地带,根据文献记载,在过去的1100年当中,海克拉火山一共爆发了17次,是一座活动相当频繁的火山。事实上,另外在爆发温泉区南边有一个火山口,里面有一个湖,这火山口的名字叫巨盆。在此地很多雷克雅未克人盖了小房子, 是他们在岁末和放暑假时住的。离巨盆不远有个叫温泉城 (Kopvogur) 的镇,那里矗立着一排排暖房。而从温泉城到雷克雅未克开车只要45分种。
在首都雷克雅未克,一年内用五千万多吨热水,相当于每个人每年省下了两吨石油的能源量,而农村的教育中心一般设在地热比较丰富的地方,这样建温室和游泳池容易一些。另外,冰岛游泳池大多数是室外的,一年四季都可以在温暖的水里游泳。冰岛地底蕴藏的火山资源,让蓝湖 (Blue Lagoon) 的温泉一年四季不曾缺,从70年代开始就是深受当地人喜爱的泡汤胜地,从当初简陋的硬件环境,到最近全新装修完成的新蓝湖(Blue Lagoon)温泉海岸,以融合在地特色的简练现代风貌赢得国际市场的注目,为冰岛政府赚进不少外汇。新蓝湖(Blue Lagoon),加入不少新的硬件设施,宛若现代主义美学的博物馆,在深色原木、玻璃和当地盛产的火山岩(Lava)石材的组合下,营造出极为特殊的泡汤气氛。针对冬天或气候不佳设计的室内温泉池,挑高的空间搭配高达7公尺的大面落地玻璃,将温泉海岸空旷的感觉带进室内。蓝湖(Blue Lagoon) 的海水受到地底火山形成矿物质的影响,水的颜色像是可尔必思式的乳蓝色,四周一片白皑皑,水面上永远飘浮着浓密的水蒸气,泡在温热的海水中,望着附近的景色,不正是一幅北欧版本的露天风情。除了单纯的泡汤之外,蓝湖(Blue Lagoon)也有桑拿浴、SPA和数种个人疗程,由火山运动产生的特殊矿物质,根据科学研究报告有益皮肤保养,蓝湖(Blue Lagoon)也不客气地充分利用老天给予的宝藏,还推出自己品牌的化妆品 - Geothermal Skin Care,不但在当地买得到,现在连蓝湖(Blue Lagoon)的网站亦可在线购物。冰岛地处亚欧板块与美洲板块交界处,两大板块的交界线从西南向东北斜穿全岛。活跃的地壳运动、复杂的地形地貌造就了冰岛丰
富的地热资源。不仅是首都雷克雅未克,冰岛全国四处都可见极富利用价值的地热井。按照地热资源的分布,冰岛全国共有250个低温地区和20多个高温地区。如果地下1000米左右的水温低于150摄氏度,就属于低温地区。全国多数有地热资源的地区都属于这一类型。反之,如果该深度的水温高于200摄氏度,就属于高温地区。高温地区大多分布在贯穿全国的火山带上。雷克雅未克地区就属于这一类型。早在20世纪初,雷克雅未克市政府就开始有计划地使用地热资源为城市供暖。到了1970年,雷克雅未克的几乎所有住宅都用上了廉价的取暖和洗浴热水。而随后的能源危机使地热资源的应用更为广泛。现在首都地区居民已全部实现了地热供暖和发电。而全冰岛85%的住宅都是利用地热资源集中供暖的。雷克雅未克市地区有50多个地热井。主要都是由该市能源公司运营的。该公司经营着世界上最大也是最成熟的地热供暖系统。而其最主要的发电厂,就是地处亨吉尔山区的奈斯亚威里尔地热电站。该地区距雷克雅未克市约30公里,是一个非常活跃的地震带,也是冰岛能量最多的地热区之一。电站共有20眼地热井,井深在1100—2000米之间,地下水温最高可达380摄氏度。该电站集发电和供暖于一身,目前拥有两台发电机组,总装机容量为6万千瓦,热水生产能力为每秒1100升。电站生产分为集热发电和冷水加热三个步骤。从地热井里抽上来的是高温地热水和水蒸气,经分离,其中的蒸汽先带动涡轮机发电,然后再将提取的低温湖水加热到60摄氏度至70摄氏度;剩下的热水用作对湖水进行第二次加热。当水温升到85摄氏度至90摄氏度时,再通过直径90厘米的管道输送到市区。由于采用了性能良好的隔热材料,热水在长距离传输中温度仅下降2摄氏度。这归功于传送管使用的一种特殊保温材料,这种材料是冰岛人从火山熔岩中提炼出来的。包括奈斯亚威里尔地热电站在内,雷克雅未克周围有3座地热电厂,为28.6万冰岛人提供热水和电力。除了建筑供暖和发电外,冰岛人还善于提高地热资源的使用效率,包括进行温室蔬菜花草种植、建立全天候室外游泳馆、在人行道和停车场下铺设热水管道以加快冬雪溶化等。还在雷克雅未克市南部海岸开辟游泳胜地,将地热水大量排入,以提高水温。近年来,冰岛各地政府都十分重视环境保护,环境因素是各级政府决策时必须考虑的重要因素。冰岛有地热的地方都已先后建起了地热供暖工程。与燃煤或燃烧石油相比,利用地热资源时的二氧化碳排放量微乎其微。由于地热资源的廉价、清洁,自1975年冰岛大规模使用地热资源后,石油等能源进口大大减少,二氧化碳等温室气体排放量提前几十年就已达到了国际标准。冰岛现在已成为世界上最干净的国家之一,并计划在不久的将来,成为世界上第一个全部使用可再生的清洁能源的国家。
130多亿年前,一次大爆炸形成了现在的宇宙。一开始,各种元素在宇宙中漫无目的地漂浮着,和其他元素碰撞融合,慢慢形成物质,最后演化为地球这类行星和各种天体。
此后,地球上的各种物质随着时间的推移发生变化,在这个过程中 形成了我们如今所需的石油、矿、天然气等各种资源 。
形成这些资源所需要的时间十分漫长, 短时间内无法再生 ,而人类文明又在飞速发展,各种资源的形成速度远远跟不上人类的开采消耗速度,照这样下去, 地球上的资源迟早有用完的一天 。
这类传统能源在使用的时候非常容易 对环境造成污染 ,废气的处理是一个相当棘手的问题。科学家们开始 研究和寻找更加高效清洁的新能源 ,比如可燃冰就是其中一个较为成功的例子。可燃冰其实指的是甲烷气水包合物,水以固体形态用晶格把大量甲烷包含在内。
可燃冰经常分布在 海洋浅水区域的底部 ,或者是海洋深层的沉积之中。科学家推测,这种物质是天然气和水在高温低压下形成的。可燃冰具有 分布广、总量大、能量密度高 等特点,被认为是 目前最有应用前景的新型替代能源 。
现在要面对的最大难题是可燃冰的开采方式。因为可燃冰在常温常压下极不稳定,无法像矿藏那样进行直接开采,现在为止提出的开采方法有三种设想,一 热解法 , 二是降压法,三是二氧化碳置换法 。
值得一提的是,第三种方法会使大量甲烷泄露,造成的温室效应比二氧化碳严重得多,会给地球环境带来非常严重的威胁。 如果将地球上处在冰冻状态的甲烷全部解冻,甚至可能造成物种灭绝。
当大多数国家还在攻克可燃冰的开采和输送难题时, 我国已经在2017年5月完成了可燃冰的试采 ,与此同时,我国还在不断进行其他新型能源的研发。
同年,我国在青海共和盆地首次钻取了236摄氏度的高温干热岩,并且在这里发现了大量可利用的 干热岩资源 。在发掘使用新型能源的道路上,我国又迈出了意义重大的一步。
那么,干热岩到底是何方神圣?
干热岩其实属于 地热资源 的一种。而地热能 来自于地核散发的热量 ,这股热量穿过地幔时 把岩浆加热至滚烫 ,再传达到最表层的地壳。同时,它也是引发火山喷发和地震的“元凶”。
目前我们只能对地壳浅层的地热资源进行开发,这需要适宜的地质条件,比如地壳破裂的地方,或是板块构造的边缘地带。
如果有一天能够发明出开发深层地热资源的技术,那么我们的能源问题自然也就解决了。因为地热能源与地球共生,只要地球还拥有生命力,地热就会源源不绝。
人类在很早以前就开始利用这种能量了,在早期只是直接使用被地热升温过后的水源,比如温泉和用于取暖的地下热水。
到了 科技 发达一些的近代,多将地热能用于农业方面,比如搭建温室 培育农作物 、控制环境水温 提高水产养殖的效率 等等。
直到20世纪50年代左右,人们才真正认识到了地热资源的可利用性,开始进行更进一步的开发使用。到了今天,这种能源多被用来 发电 ,人们常在地热资源丰富的地区建造地热发电站。
现在,各个国家都对地热能的进一步开发利用进行了不同的尝试,有的地方借助地理优势就能充分利用地热资源,比如被大西洋中脊穿过的冰岛。光听这个名字我们可能会认为这是一个十分寒冷的国家,事实上,冰岛并不冷。
冰岛位于两大地质板块之间, 地面之下蕴含着丰富的地热能 ,冰岛整个国家的电力几乎都是由这些地热能提供的。借助这样的天时地利,冰岛成为了世界上清洁能源利用率最高的国家。也正是因为这些丰富的地热资源,冰岛虽然看起来冰天雪地,但到处都是温泉。
地热资源分为水热型和干热岩型。其中,干热岩型比水热型的资源量要多得多。对于干热岩的定义,各个国家现在还没有达成共识。
不过,通常情况下我们认为, 干热岩是一种埋在地下3到10公里处,温度大于180摄氏度,内部致密不透水的热岩体 。我们在开采干热岩时,能够人工对这种岩体造成裂隙,再将冷水从裂隙中注入,等到冷水被加热成热水和水蒸气之后再将热量提取出来。
有研究人员称,地热资源是因为地核产生的,那么, 只要深度足够,任何地方都能够开发出干热岩 。
干热岩具有高效、清洁的特点 ,而且是 可再生 的。在干热岩的开发过程中,能够保证安全、环保,并且能够在具备 高效率 的同时 节能 。
世界上第一个利用干热岩资源的项目是美国在1974年启动的,在这个项目的进行过程中,美国使用了先前开采 页岩气的水力压裂技术,产出的干热岩 最高温度为192摄氏度 。
2008年,美国麻省理工学院发表了一篇名为《地热源的未来》的研究报告,在里面提出了增强地热系统技术的设想,认为可以用这种技术来开采干热岩。并且, 美国很有希望在未来10到15年内实现干热岩开采技术的商业化使用。
在我们最开始使用地热能的时候,大多数都是直接利用的 水热型地热资源 ,而干热岩附近并不常有丰富的水资源。
增强地热系统的工作方式则是通过 注入冷水 的方式将地层之间的 缝隙扩宽 ,从而使地下水的流通效果更好,再由水充分 吸收地热 ,最后把热水或是水蒸气收集起来提取热能。
这是目前最流行的开采方式,但也存在着一定的弊端,那就是我们暂时还 无法精准控制地层裂隙扩宽的方向和程度 。在这种工程中,误差是非常致命的,除了无法达到提取热能的目的之外,还有可能出现我们无法预料的结果。
而且,地层裂隙扩大,随之而来的就是地震风险的提升。如果没能开采到热能,还使这片区域成为了 “人造地震带” ,那就得不偿失了。
1973年,英国也开始了对干热岩资源的开发研究,这项研究被命名为罗斯曼奴斯项目,因为是在罗斯曼奴斯火山地区进行的。
1977年,英国启动了 历史 上规模第二大的干热岩项目,不过,这次英国只探测到了2600米的深度,所测得的温度为100摄氏度。
在2009年,这个项目还获得了欧盟的赞助。目前,英国还计划对一处位于地下4千米的地热资源进行开发利用,发电站一旦建成,能够为英国提供十分之一的用电量。
1987年,法国、德国、英国合作进行干热岩相关的实验研究,在这个过程中不断摸索干热岩的开采技术,如今已经趋于成熟。1997年,国际能源署制定了为期四年的 “干热岩行动计划” ,除了美、德、英之外,澳大利亚、日本和瑞典也加入到了计划之中。
其中,澳大利亚是对干热岩研究起步最晚的国家。2003年,澳大利亚在库珀盆地进行干热岩项目的开发,据当时澳公司的网站称,在这个盆地下方, 地热资源的储量和500亿桶油相当 。澳大利亚这次的钻井深度达到了4500米,测得温度有270摄氏度。
第一个实现用干热岩稳定发电的是法国的 Soultz发电站 ,这是1987年时德法合作的一个地热研究项目。
经过30多年的不断研究和尝试,终于研发出了 将干热岩能量转化为电能 的技术,这是人类在地热能源研究方面的一大突破,因此,即便这个发电站的投资回报率并不高,依旧在国际科学界中享有极高的声誉。
我国对干热岩的研究起步时间比澳大利亚稍早一些,但在研究初期,并没有澳大利亚发展迅速。
1993年,我国与日本在北京房山区进行了为期两年的合作,专注研究干热岩发电的相关实验项目。此后,我国团队开始了解各种干热岩的开采技术,独立研究相关的开发问题。
2007年,中国能源研究会地热专业委员会和澳大利亚公司同样进行了两年时间的合作。在这期间,两国专家来到可能含有丰富干热岩资源的地区进行调查,对收集到的样本进行分析检测。
发现 大庆市的地热资源分布面积达到了5000平方千米 ,这些地热资源是当时全市油气能量的 一万倍 。
2012年,国家高技术研究发展计划中为干热岩研究项目部署了四个课题,分别下发给我国四所高校,其中身为项目领头单位的是吉林大学。
我国第一次钻井获得质量优越的高温干热岩是在2014年。当时,专家通过研究分析各种地质资料,辅以多种勘测技术, 推断青海共和盆地的中北部存在大量干热岩资源 。
共和盆地的勘测井在2013年6月动工,经过10个月的努力,首次在地下2230米的地方钻到了干热岩,这里的干热岩温度只有153摄氏度。直到大约3年之后,勘测团队在地下3705米的地方钻获了 温度高达236摄氏度 的干热岩, 打破了此前勘测到的干热岩的最高温度记录 。
在青海共和盆地,干热岩的分布范围达到了230平方公里,而且在地下2.1千米到6千米之间的干热岩, 能量换算成标准煤之后重量接近45亿吨 。专家指出,这次 在青海共和盆地的发现,是个推动我国干热岩研究事业再进一个台阶的动力 。
2019年,我国在山东日照、威海等地发现了大量干热岩资源, 折合标准煤超过187亿吨 。同年,我国科学家前往法国和意大利进行学术交流,对地热发电站进行考察,吸收学习干热岩发电方面的经验和先进技术。
如今,我国的干热岩研究事业仍旧在不断发展当中,相信在未来,一定能够攻克技术难关,实现干热岩资源的高效利用,解决全国乃至全球范围内的能源问题。
根据官方资料得知,该能源政策的五个支柱,即能源安全、能源交换、能源效率、社会以及经济和环境。
冰岛,是北大西洋中的一个岛国,北欧五国之一,国土面积为10。3万平方千米,人口约为34万,是欧洲人口密度最小的国家。