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2018年,太原一小区用干热岩供暖,室内温度可以保持在25℃左右,中国的干热岩储量能用4000年,可改变世界能源结构,为什么没有普及开来?所谓的干热岩指的是埋藏在 1km 以下, 温度一般大于200℃ 的干燥岩体。一般认为干热岩的热量,来自于地核和地幔,其中蕴藏着温度达到了6000℃以上的岩浆。这些岩浆会将热量不断向上传递,达到地表附近依然保持较高温度的,就可以称为地热能,比如温泉就是大家比较熟悉的地热。那么,干热岩要怎么开发利用呢?原理很简单,在探测到地下有干热岩的时候,可以先从地表向下打一口井,然后向里面注入冷水。冷水在干热岩150℃以上的高温下,很快就会变成水蒸气,产生巨大的压强。较强的水压会震碎地层,逐渐形成一个面状的热储构造。然后再继续重复这个操作,不断向下打井,并且井的深度越来越低,利用这些浅井就可以将高温水蒸气输送回地表。而这些高温蒸汽就可以用来取暖或者发电了。
由此可见,干热岩并不是煤炭和石油这样的燃料,而是一种可再生的自然资源,完全可以利用它实现能源变革。由于我国的国土面积广阔,干热岩的资源非常丰富,以至于很多人认为,大力开发干热岩完全有可能改变世界能源格局。那么,为什么储量丰富、发电取暖效果好的干热岩没有被普及开来呢?这其中最主要的原因有两个,一个是生态问题,还有一个是经济问题。实际上,虽然干热岩属于可再生的清洁能源,但是以我们现在的技术,开发它的方法弊端却非常大。干热岩发电和取暖有点类似于往热煤球上浇冷水,通过产生大量的水蒸气带动发电机运转。要想持续发电,你就得不停地往上面浇冷水。但是我们往上浇冷水之后,它的温度就会迅速地下降。三四瓢冷水过后,就不会再产生水蒸气了,所以一口干热岩井最多也就能持续发电两三年,经过10年的休养生息之后,温度才能再慢慢提高上来。这就导致,我们必须不断地换地方打井注水开发干热岩,到时候不仅地面上全是打井打出来的窟窿,地下的岩层结构也会变得非常不稳定,容易导致地面沉降问题。
另一方面,干热岩开发的成本看起来很低,只有风力发电的一半,光伏发电的1/10,跟火力发电比起来也挺便宜的。但那是因为这些干热岩还处在3km以内的浅层地表,而浅层地表的干热岩又非常少,大部分集中在5km以下,这技术难度和成本就成倍提高了。在5km以下的干热岩少说也有170℃,这个静水压力将会非常大,想要将岩层压出足够大、足够长的裂缝网络,形成热储构造很难,必须要有强大的设备提供,但是现在还做不到。同时,钻5km的井,井眼估计也就只能5-7英寸了。一开始钻,井眼肯定粗,但钻一定深度,就必须下套管,稳定住井壁,再接着往下钻,否则坍塌、卡岩等问题都会出现,井眼钻不完就熄火了。所以,一般井深5km,必须至少下3层套管了,按照现在的开发成本来看,这是毫无商业价值,甚至会亏本亏大的。也正是这个原因导致目前开发的干热岩,几乎都是3km以内的,数量非常少。当然了,5km以下的干热岩开发还存在很多问题。比如巨大的压强形成的水蒸气可能会将热水挤出来,形成一个可怕的喷泉,这是非常危险的。再比如,开发干热岩需要大量的水资源,这些水资源从哪里来,会不会影响人们的生活和生产用水?被破坏的地下岩层会不会渗漏地下水,会不会导致地表塌陷和建筑物倒塌等等。这些都成为了制约干热岩开发和商用的原因。总得来说,干热岩还是一项不错的能源,虽然现在的问题很多,但是未来如果技术提高了,未尝不能对其进行部分开发。#头条创作挑战赛##干热岩##地热能#
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