地下2万米,藏着可供人类用23亿年的“无尽能源”?美国正在开发

远山如黛时尚 2025-01-05 03:08:34

“无尽能源”看似遥不可及,似乎只有科幻小说中才会出现。但事实上,这种能源已经存在, 它就是被称为有“无尽能源”之称的地热能源,和风能、太阳能一样,都是可再生的,且使用20年后仍将拥有3000倍的产出。

而且,地热资源主要分布在地壳下20000米的深处,其中蕴藏的水、天然气、稀有元素等,足够人类用23亿年!远比那些不能再生且污染严重的化石燃料更值得开发。

在全球都向可持续发展迈进的大背景下,地热能源的前景更是引人期待。若美国研发的地热能源技术取得突破,或将推动地热资源的开发利用,甚至给地球带来变革性的影响~

【一】美国在深层地热开发上花费了50年,成果如何?

①为什么开发不了地热?挑战主要在于深度

地热,并非如想象中那般可轻易取之,取之不尽用之不竭。 在地壳内部,温度和压力随深度的增加而增加。7千米深处的地壳温度约300℃,而8千米外的钻探中,压力更达到了6000大气压。在如此高温高压的环境下,钻探与取样的难度可想而知~

虽然我国在高温岩石圈深部取样上获得了一定进展,但距离实际应用仍有很大距离。相比之下,美国在深层地热的开发上更是经历了50年。

②美国的“深层地热”计划,终于快实现了!

在1960s年,美国便开启了对地热资源的探索。最近,美国能源部表示, 一项名为“深层热能计划”计划已获得1200万美元资金支持,将在加州、内华达州和犹他州等地开展深层热能开发和应用的研究。

预计未来10年,深层热源的开发将成为美国的能源支柱。通过钻探深埋地下的岩石,利用微波、激光等对其施加压力,就可探测出岩石的成分。

【二】开发地热能源,美国主要的探索路径总结

探索路径1:微波钻头技术,能钻探到20000米深处

实际上,早在上个世纪初,就已经有科学家提出利用地热资源供电的目标。这些年美国在该领域的探索更是取得了突破性进展。 采用微波钻头,只需数分钟便可打通3000米深的岩石,比传统钻探技术提高了数十倍。

最近,美国还首次用微波钻头成功穿透了4000米深处的火山岩,为更深层次的地热开发实验提供了条件。以此推进深层地热能的开发,真的离我们越来越近了!

探索路径2:深层热能计划,主要应用于供热和发电

“深层热能计划”在高温热场的开发上具有巨大的应用潜力,可为电力、供热和工业用热提供稳定的热能,具有清洁、安全、持续等优势,是化石能源的绿色替代品。

如采用深层热能发电,可结合蓄热发电系统,实现供热与发电的无缝切换,解决太阳能、风能等可再生能源不稳定的问题,大规模应用后,电价甚至可降至0.015美元/kWh,比煤电价格还低!

【三】我国在地热能源开发的成功经验,如何总结?

>>>总结一:北方采暖多用地热,南方应用地热发展缓慢

相比美国50年的探索,我国在地热资源的开发上已有成功的案例。如今, 北方地区的地热采暖已实现了大规模应用。南方多雨潮湿,地表水丰富,环境因素更易影响深层地热的开发与利用。

不过,我国在南方开发地热的潜力巨大。 如江西“二次温泉”的利用,就是利用了1500米以下的地壳深处、2000米左右的地壳上部、以盐湖水为介质进行“二次温泉”的开发~

>>>总结二:地热资源的开发可分为直接利用和间接利用

在我国,地热资源的利用主要分为2种方式: 直接利用和间接利用。直接利用指直接利用毛细管等装置将地下热能导出,利用其供热、供暖等。

间接利用则是利用地热资源加热其他介质后,再利用释放的热量进行取暖、发电等。 大多数家用地暖、热泵等都是采用的直接利用技术;而火电的热能则是间接利用。

>>>总结三:北方的地热供暖,源于地热资源的丰富和成功探索

在北方, 地热资源的开发主要以直接利用为主,主要采用水地暖、空气能热泵等形式供暖。而这背后,是我国在地热资源开发上的探索与坚持。

1979年,我国在南部山区简单开发了地热资源,开采后发现水温升高,火山气候活跃,才意识到了地热资源的丰富。若美国的“深层热能计划”取得突破,或许也可以在地热资源开发上汲取经验~

【四】美国的深层热能开发计划登上热搜,后果不堪设想?

后果一、技术开发将影响未来的市场结构,甚至引发战争

美国能源部的“深层热能计划”计划引起了国际舆论的广泛关注,若该计划成功,美国将在地热资源的开发上取得领先优势, 将对石油、天然气等产业造成颠覆性影响,重构全球能源市场格局。

若美国垄断了地热资源的开发,也会开启新的地热电力战争。国内外专家曾预测,地热资源的开发或将引发新的市场结构,甚至引发新的“能源战争”。

后果二、地热资源开发要考虑生态影响,不能乱开采

开发地热资源,不但要考虑技术的开发,更要考虑生态环境的保护。地热资源的开发有可能会破坏地下水资源,也会影响地壳的结构,造成地壳塌陷、地震等自然灾害。

如美国在加州和内华达州等地区开发的地热田, 都产生了盐水入侵、地下水污染等问题。若因开发问题,破坏地表生态,还可能会引发生态灾难和社会矛盾,这将是开发地热资源的后果之一。

后果三:地热资源开发会加剧国家间的战略性竞争

在全球变暖、气候变化等背景下,“去碳化”已成为全球各国的共同目标。发展可再生能源中,地热资源更是备受瞩目。

地热也是有限的,若各国为了争抢地热资源,可能会加剧国家间的战略性竞争,甚至引发国家之间的资源争夺战。

从美国的“深层热能计划”中,我们可以看出,人类对地热资源的探索已到了一个可观的阶段。虽然地热资源的开发尚未成熟,技术壁垒高,但地热资源的未来值得期待。

地热开发不易,但当美国成功开发出深层地热资源后,将对全球的环保目标给出有力的支持,对人类的未来生活产生深远影响~

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远山如黛时尚

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