1、干热岩能成为新能源增长点吗阅读答案干热岩还是个不太熟悉的词汇 。干热岩通常埋藏在地表3000至10000米以下 , 是没有水或蒸气的、致密不渗透的热岩体,温度在150℃至650℃之间,是一种可用于高温发电的清洁资源 。有数据表明 , 地壳中“干热岩”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 。利用地下干热岩体发电的设想,是美国人莫顿和史密斯于1970年提出的 。1972年,他们在新墨西哥州北部打了两口约4000米的深斜井,从一口井中将冷水注入到干热岩体 , 从另一口井取出自岩体加热产生的蒸气 , 功率达2300千瓦 。
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2、什么是干热岩?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 。
干热岩是一种存在于地下深处的炽热的岩石 , 由于这种热岩层里既没有水又没有蒸汽 , 所以被叫做干热岩 。
干热岩到处都有 。地壳中蕴藏着巨大的热能 , 这些热能大多数都储存在干热岩里面 。据计算 , 一块160立方公里那么大的干热岩 , 温度从290摄氏度下降到200摄氏度 , 释放出来的热能就相当于美国1970年全年消耗的能源 。
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3、不容遗忘的“干热岩”是什么?在英国西南部康沃尔郡一个叫鲁斯曼诺斯的地方 , 科学家和工程师们正在开展一项规模很大的研究工作 , 目的是把埋藏在地下深处的干热岩中的热能开发出来加以利用 。
鲁斯曼诺斯地区从上到下都是花岗岩 , 计划要在这里钻6000米以上的深井 , 从地面用水管往地下注水 , 被加热的水变成225摄氏度的高温蒸汽后返回地面,再送去汽轮发电机发电 。据估计 , 如果将这里的干热岩里储存的热量全部开发出来用于发电,那么所产生的电力将可以满足英国全国20%的电力需要 。
干热岩是一种存在于地下深处的炽热的岩石 , 由于这种热岩层里既没有水又没有蒸汽,所以被叫做干热岩 。
干热岩到处都有 。地壳中蕴藏着巨大的热能,这些热能大多数都储存在干热岩里面 。据计算,一块160立方公里那么大的干热岩,温度从290摄氏度下降到200摄氏度,释放出来的热能就相当于美国1970年全年消耗的能源 。真是了不起!
问题是,干热岩里既没有水又没有蒸汽,怎样才能把它里面蕴含的热能开发出来呢?
美国人史密斯最先提出一种开发利用干热岩里的热能来发电的技术设想:采用特制的钻机往岩层深处打两口钻井;到达干热岩以后,再用高压水流——“水力爆破法”使两口钻井之间的岩体产生裂缝,构成通路;然后往一口钻井里注水,水被干热岩加热 , 生成的热水和蒸汽再用水泵从另一口钻井中抽出来;抽出来的热水和蒸汽 , 即可用来驱动汽轮发电机发电 。
第一次开发干热岩的野外实践开始于1973年,具体钻探地点是美国新墨西哥州的芬顿山,这里的地热增温率是每公里65摄氏度 。1975年,他们钻了两口上部垂直,下部弯曲的“J”形并,井深都在3000米左右 。从1977年到1978年 , 花了9个月的时间 , 才用高压注水的办法把两口井打通 , 抽出155摄氏度的蒸汽维持了75天,尽管产生热量的功率只有3000千瓦,但是这一次成功的实践仍然是有划时代意义的 。
【干热岩位于地壳吗,干热岩能成为新能源增长点吗阅读答案】接着美国又进行了多次试验 。不久前洛斯阿拉莫斯国立实验室钻了两口近4400米的深井,先把水泵进去12小时后再抽上来时,水温已高达375摄氏度 。
专家们认为,在一个地区打上二三十口井,发5万千瓦电,满足这个地区2万人口用电的需要——这样的开发方案是比较合适的 。
有这样一个总的估计:开发温度在360摄氏度以上的干热岩,所得地下热水和地热蒸汽可以用来发电;如果干热岩的温度在80~180摄氏度之间,那么所得热能只能为家庭或工厂供暖,可光是这后一部分的能量,就等于现在美国所消耗的热能的4000倍 。
继美国之后,德国、法国、英国、瑞典、日本等国都开始进行干热岩的开发研究 。
法国在两年时间里打出了6口开发干热岩的深井,其中的一口井深6000米,每小时可获得200摄氏度的高温热水100吨 。
日本的火山多,干热岩也多,所以日本对开发干热岩特别积极,据说钻井只需钻到1500~2000米的深度,就能获得200摄氏度的地热 。日本不仅参加了美国、德国联合开发干热岩的试验,而且还在本国进行了类似的实践 。1988年,他们在山形县打了两口1800米的深井,井底花岗岩体的温度大约是250摄氏度,往一口井里注水,100~180摄氏度的热水和蒸汽就从35米远的另一口井中冒出来 。
能从地下湿热岩中取得地热并开发成地热田的地方仅仅是少数 。可是干热岩不同,只要钻到足够的深度,就一定能找到它 。可以说,除了太阳能 , 世界上数量最大的能源就是我们脚下的干热岩能 。专家们说,1立方公里干热岩所含有的能量,相当于一个产油1亿桶的大油田;全球干热岩所含有的能量,相当于全部煤炭、石油和天然气等化石能源的30倍,可供人类使用成千上万年 。因此我们不能忘了干热岩 。
不过,从地面到地心约6370公里,而我们为了开发干热岩,最深的钻井深度也只有6000米,不到地球半径的千分之一 。如果我们把地球比喻成是一只苹果,那么我们现在做的,充其量也只是在苹果身上刺了几个针孔小眼,连薄薄的一层苹果皮还没有穿透哩!苹果皮下又是什么呢?
笼统一点说 , 硬的地壳底下是软的地幔:地幔是产生岩浆的地方 , 而岩浆又是生成岩石的原料 。
提到岩浆我们就会想起火山,火山喷发不就是喷出熔融赤热的岩浆吗?岩浆的温度至少也有上千度,比干热岩要高得多,是否也可以开发利用呢?
至少美国、日本、前苏联的科学家这么想了,而且已经着手进行试验研究 。
岩浆通常产生在100公里深的地下 , 不过有时它也会进入地壳,并在某个较浅的地点积存起来;岩浆沿着地壳的裂缝喷出地表就是火山喷发 。这就是说,应该到火山口的附近去寻找埋藏比较浅的岩浆,并利用它的热能来发电 。
美国从1975年开始对岩浆发电进行理论研究,1984年又做了实证研究 。接着 , 他们在夏威夷岛的一个熔岩湖搞了现场试验 。在这些科研工作的基础上,美国决定在加利福尼亚州猛犸湖附近的长谷火山口打一口6096米的深井,正式进行岩浆发电的实践 。
事情说起来很简单,为了利用岩浆中的热能 , 可以钻井到有岩浆的地方,利用岩浆的热把水变成蒸汽,然后让蒸汽去推动发电机发电 。但要做起来却会遇到巨大的困难,你想,岩浆被厚厚的岩层覆盖在地下,温度很高,压力很大 , 正憋足劲儿想往上窜呢!若在它上面钻口井给它找出路,这不如同在火药库旁边玩火一样危险吗?
需要解决的难题很多,科学技术正是在解决难题的过程中得到发展的 。
美国已经对本国可利用的岩浆资源进行过估算,大约相当于250亿~2500亿桶石油 , 比美国全部矿物燃料的蕴藏量还多 。
前苏联一些科学家认为,只要在堪察加无名火山上安装发电机进行岩浆发电 , 它的总功率就可以超过100个伏尔加电站的发电能力 。
我国著名地质学家李四光生前说过:“地下热库正在闷得发慌,焦急地盼望着人类及早利用它,让它能沾到一份为人民服务的光荣!”
那么 , 就让我们大家一起来“唤醒”沉睡在地下的地热资源,使它们有机会来为我们和我们的子孙后代造福吧!
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4、地下滚烫的岩浆也能成为新能源?浅谈人类对干热岩的探索与利用_百度知 …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 。
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5、人类对于干热岩的研究给你怎样的启示开发干热岩有哪些益处
1.无温室气体排放 。基于干热岩资源利用的新式发电系统不燃烧化石燃料 , 因此不会排放温室气体二氧化碳和其他污染物 。
2.干热岩可循环利用 。冷水变热后可能最终会使岩石温度降低到20℃左右,因此一处干热岩发电站可能只能连续工作20年左右 。但是,这个热储库关闭后,地心的炽热岩浆会重新加热这些岩石 。几十年后 , 这些热岩就能再次被用于发电 。而且 , 在关闭期间,发电站可以得到充分的维修和技术升级,为下次发电做好准备,实现周期性循环发电 。
3.干热岩储量丰富 。开采使用干热岩,可满足人类长期使用需要 。麻省理工学院一份研究表明,只要开发地球上3~10公里深度中2%的干热岩资源储量 , 就能产生2×1020EJ能量 , 是美国2005年全年能耗总量的2800倍 。也有专家保守估计,地壳中距地表3~10公里深处的干热岩所蕴含的能量相当于全球石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的30倍 。