我国发现的新能源干热岩是一种什么样的能源呢?
干热岩(HDR),也称增强型地热系统(EGS),或称工程型地热系统,是一般温度大于200℃,埋深数千米,内部不存在流体或仅有少量地下流体的高温岩体。这种岩体的成分可以变化很大, 绝大部分为中生代以来的中酸性侵入岩, 但也可以是中新生代的变质岩, 甚至是厚度巨大的块状沉积岩。干热岩主要被用来提取其内部的热量, 因此其主要的工业指标是岩体内部的温度。
中国首次发现大规模可利用干热岩资源于青海省共和盆地。青藏高原南部约占我国大陆地区干热岩总资源量的1/5。
2019年在山东省日照市和威海市的部分区域发现干热岩富存区,资源量总计相当于188亿吨标准煤。
干热岩是一种地热能资源,如同字面意思,它是干燥的高温岩石,一般埋藏于地球的深处,在地球的内部蕴含着大量的干热岩,这些可都是天然的能源呀,只要地球不毁灭,这些干热岩几乎是取之不尽,用之不竭的新能源。
那么问题来了,究竟怎么样才能够利用这些干热岩呢?第1个重点问题是干热岩的勘探问题,绝大多数的干热岩都在地球的深处,就人类目前的技术水平,太深的地方我们是无能为力的,所以只能找相对比较浅的干热岩加以利用。通过地质勘探可以找到几百米深处的煤炭,同样可以通过地质勘探,找到相对浅层的干热岩,这个难度更大,要求更高。几万米深处的干热岩,无论是勘探手段还是开采技术,都无法做到,一般来说,2千米到4千米之间的干热岩是可以勘探,并且通过地热钻井技术加以利用。
第2个问题,干热岩可以用来干嘛呢,这个问题相对来说非常好理解,热能可以转化为动能,再转化为电能,我们国家有很多火力发电厂,用煤炭加热水变成高温高压的水蒸气,驱动涡轮转动用于发电,干热岩温度高,可以代替煤炭的作用加热水,后面的发电过程就和火力发电站一样。干热岩发电站和火力发电站最大的不同在于地下部分,技术的门槛更高,初投资也比火力发电站高很多,难点也都在地下的部分,对于人的来说,地球的深处有太多的未知和可能。
就中国现在已发现的可利用的干热岩储量已经够我们用上几千年,实际上干热岩用上亿年也不会枯竭,当人类的 科技 发展到将地球内部的热能都用尽的时候,其实早已经进入星际文明,去开采其他星球的能源了。
当我们看到火山喷发的时候,是否惊叹脚下的地球内部竟然拥有着如此巨大的能量,这些能量是否可以为我所用呢?
我们地球的地心温度高达6000℃,这些埋藏起来的能量不断地通过火山、地震、地热等方式源源不断地释放出来。而干热岩就是地球内部热能的一种载体。一般定义干热岩为内部不存在或仅存在少量流体,温度高于180℃的异常高温岩体。
这种叫干热岩的能源有多大热量呢?
以一个边长为1km温度为200℃的高温岩体为例,其温度下降10℃所释放的热量可实现发电约为100亿度,即可满足2000万平米一年的建筑供暖需求。
据保守估计, 地壳中干热岩(3~10 km深处)所蕴含的能量相当于全球所有石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的30倍。 中国地质调查局的评价数据显示,中国大陆3~10 km深处的干热岩资源总量为2.5×10e25焦耳(折合856万亿吨标煤), 若能开采出2%,就相当于我国全年一次性能耗总量的4000多倍 。
如何利用呢?各位也肯定疑惑:这种像”岩浆“的干热岩,能量固然很大,怎么利用呢?
人类对能源的贪婪,超出自己的想象,只有不敢想,没有不敢干!先从地表往深埋地下的干热岩体中打一口井(回灌井),封闭后向井中高压注水,这些高压水会将干热岩压裂,在地底充分热交换,形成超高温的水汽混合物,然后在附近合理位置钻几口井回收这些高温水汽,用来发电。最后这些冷了的水又被灌进去,形成循环。
如此巨大的能源离我们远吗?
在今年5月份,中国地质调查局在松辽盆地实施的科学钻探突破7018米,钻穿了白垩纪底层。在地层4400-7018米的深度地层范围内发现了150℃~241℃高温干热岩体,揭示了松辽盆地具有良好的地热开发应用潜力。
从页岩气到可燃冰,再到干热岩,每一次技术的突破,都释放出巨大的能量,我们追寻能源的脚步从未停歇。我时常在想,假如我们真正可以大量开发这种来自地底的干热岩,那就像找到了一口“永恒之井”,再假如我们 社会 高度发展后对能源需求量无比巨大,会不会有一天我们把地球内部浇灭?
这也我想起一个故事情节:某 游戏 中的英雄人物拿起巨大能量的剑后,已经被能量所控制,迷失了自己。我们会不会如此呢?最后回到一个古老的问题:假如干热岩被成功开采利用,我们石油的地位会怎么样?油价会怎么样呢?
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。
众所周知,在大自然中存在着许多资源,有些资源被称之为“不可再生资源”,毕竟地球虽然比较宽广,但资源是有限的,可见这些不可再生资源的重要性了。每当一个国家发现大批量的不可再生资源,其他国家都会投来艳羡的目光。
近几十年来,我国的发展呈现肉眼可见的速度前进,但能源问题对于我国来说,还是较为严峻的,毕竟中国人口数量较多,所需要的能源相对也比较庞大。但青海又出什么大事?发现大量新能源,更有美国人直言:怎么又是中国?究竟是怎么一回事,就让我们一起来看看吧!
原来,这次在青海所发现的新能源,名叫“干热岩”。干热岩是一种新型的能源,埋藏在几千米的地底下,若是没有强悍的勘探技术,想要发现干热岩无疑是非常困难的。而且想要提取干热岩也并不容易,需要过硬的技术才能够提取成功。
而我国这次在青岛所发现的干热岩,温度居然高达236度,比起上一次发现的干热岩153度,足足高出了83度,可见这次钻获的干热岩体有多么珍贵了。许多国家都对中国的这次发现,感到羡慕不已,毕竟如此珍稀的资源,并不是随随便便就能发现的。
要知道干热岩的总储能,相当于全球石油、煤炭和天然气储能的30倍,足以证明这次发现新能源的强悍。干热岩的发现对我国的发展,起到了至关重要的作用,能应用的范围非常广泛,并且不会排出一些有害的气体,对于环境保护也能起到一定的作用。
不得不说,世界之大还真是无奇不有,万万没想到在青海,居然能够发现如此珍稀的干热岩,着实让人大开眼界了。
干热岩的加热热源是地球内部热量,但提取干热岩中的热量不会使地球核心温度变低。
由于地球内部的放射性元素衰变,地球内部的热量在持续产生,不加热干热岩,也会加热岩浆等,并通过火山喷发、温泉等形式释放到地表。
干热岩、温泉(地热)等热量,即使不提取利用,也是白白地消散于地表,最终会释放到太空中,被浪费了。所以,如果有办法去利用干热岩,就尽可能利用。
相关概念股有:
1、汉钟精机(16.70 -2.34%):公司生产的压缩机是机组的核心关健部件,可用于水地源热泵等项目。同时,公司的ORC螺杆膨胀机产品,也已在国内外多个领域用于“余热发电”等项目。
2、石化机械(15.22 -0.33%):公司是中石化系统的油气设备供应商,具有地热开发设备的技术能力和制造能力,钻头钻机可用于地热开发,目前正在研制地热钻机。
3、恒泰艾普(11.48 +3.61%):公司是国内地热钻完井业务的领军企业,具有中石化供应商资格并已服务若干地热项目。
日前我国科学家在青海共和盆地3705米深处钻获236℃的高温干热岩体。这是我国首次钻获温度最高的干热岩体,实现了我国干热岩勘查的重大突破。
经过初步评价全国陆域干热岩资源量为856万亿吨标准煤,根据国际标准,以其2%作为可采资源,全国陆域干热岩可采资源量达17万亿吨标准煤。
专家认为,地热资源已成为新能源中的佼佼者,而干热岩又是其中最具应用价值和利用潜力的清洁能源。近期我国也出台了一系列支持地热等清洁能源开发利用的政策,将有力促进干热岩清洁能源的开发利用。
中国工信部副部长辛国斌,在汽车产业发展国际论坛上,公开发言表示,工信部已启动“停止生产销售传统能源汽车的时间表”的研究,也将会同相关部门制定我国的时间表。
这个消息一经发布,咱们媒体圈就炸了。
因为,这个看似是一则汽车产业新闻的“禁售燃油车时间表”,实际上已经涉及到了能源、财经、汽车、政治等多个敏感领域。
中国为何要禁售燃油车呢?
我们首先看看其他国家是在什么样的情况下,宣布禁售燃油车的时间的。
美国抓住柴油门事件不放,打击欧洲车企,从大众到FCA,榨出数百亿欧元的赔偿,整个欧洲汽车产业被美国搅得鸡犬不宁。这个从今年法兰克福车展上,传统欧洲汽车厂商的参展规模在缩减,而美国硅谷的一票科技公司抢占法兰克福车展,就能看得出。
美国不是抓着“排放污染”说事吗?那么不造有排放的汽车总行了吧。于是,一票欧洲国家在这两年纷纷拿出了禁售燃油车的时间表。
当然事情没有这么简单,欧盟不断推出新的法规,把排放标准越订越严苛,按照这种趋势去规划未来汽车研发的方向,恐怕内燃机将死,只有电动汽车可以存活。
那么欧盟的目的就达到了,通过大量生产电动汽车,淘汰燃油车,石油就变得不那么重要了……
众所周知美国是石油能源大国,在伊拉克战争胜利后,控制了伊拉克的石油,并且成为世界第一大产油国。随着美国把高能耗低附加值产业转移到国外,油价对美国自身的影响越来越小。因此石油价格成为了制约他国的武器。
所以欧盟这么多国家提出禁售燃油车时间表,就是为了摆脱美国对石油的控制。
中国同样如此,中国是全球最大的汽车销售市场,但只要卖车,就要烧油。中国有46%的石油依靠进口,其中的1/3被燃油车消耗掉,而石油进口的管道,都受制于美国的势力范围。
(中国进口原油的60%,要经过马六甲海峡运输到中国,对马六甲海峡拥有主权的新加坡、马来西亚都属于美国盟友)
所以中国和巴基斯坦友好建交这么多年,在巴基斯坦修港口铁路,就是为了摆脱美国对能源的控制,这个问题的重要性要远超于所谓的环境污染。
青海省某处发现了能源储量相当于全球石油储量50倍的干热岩。干热岩是一种可以用于水蒸汽发电的能源,如果一旦大规模开采,电能储备将不是问题,甚至可以摆脱对石油进口的依赖。
只要干热岩发动技术有突破,可以大规模应用的话,这个能源储备给了天朝足够的底气,搞燃油车禁售,摆脱对石油的依赖。
所以你看,青海的那个干热岩发现没多久,郭嘉就立马透露了要禁售燃油车的信号。
当然,单纯这个原因,也还是不够的,在禁售燃油车的背后,还有更大的盘算。
我国政府之前配出台了很多限制燃油车的政策,包括:补贴新能源车,限制路权,限制牌照,提前淘汰,税收增加,限制进口,限制进入一些特定区域等。
可能很多人会认为,这些破政策,导致大量纳税人的钱被无良车企骗补拿走了。
然并卵,中国借着这股东风,已经坐稳了世界第一大新能源汽车市场。
全球纯电动汽车销量的柱状图。中国遥遥领先,就是依托于自主品牌大量研发和生产纯电动汽车,美国仅仅依靠丰田、福特和雪佛兰的少量车型,以及特斯拉的可怜产能,勉强追赶,而欧洲这些列强们想要赶超中国和美国,就只有抱团取暖。