有一种热能叫地热能,有一种能量来自于地球内部。地热资源的范围一般指在地壳表层以下5000米以内岩石和地热流体所含的热量,发电是其最重要的利用方式。在美丽的冰岛,正建设着世界上温度最高、钻探最深的地热发电井,它产生的电力足以供应冰岛5万户家庭的用电……
当前,能源短缺和环境污染已成为制约全球可持续发展的重要问题之一。地热能来源于地球深处熔融岩浆和放射性物质的衰变,是一种重要的清洁能源,其开发意义不言而喻。
地热发电原理
日常生活中,大家应该对火力发电现象比较熟悉,地热发电和火力发电原理是一样的:都是将热能的蒸汽转变为机械能,然后带动发电机发电。在历史上,首次成功利用高温地热蒸汽推动汽轮机发电的国家是意大利。100多年以来,该技术得到不断改善和发展。目前世界上共有24个国家建立了地热电厂,总装机容量9700MW。
冰岛:大自然的馈赠
冰岛地处大西洋中脊上,是一个多火山、地质活动频繁的国家。它拥有逾300座火山,此外还遍布间歇泉,取之不尽、用之不竭的地热能早已成为该国为其居民供电的主要来源之一。据悉,冰岛即将完成地球上最深、最高温的地热钻孔建设。该钻孔名为“IDDP-2”。
“IDDP”项目的意义远不只是地热能的开发,其代表着对传统地热能的突破。“IDDP”项目的关键所在就是将地下的“超临界蒸汽”带到地面,作为一种能源进行开发。
水的临界压力是22.129MPa,临界温度是374.15℃,在满足上述高温高压甚至更高的条件时,水会变为“超临界蒸汽”,既不是液体,也不是气体,但它比前两者拥有更多的热能。研究认为,“超临界蒸汽”的特殊性质将使其产生的能量达到传统地热井蒸汽的十倍。
为获取逾400°C的“超临界蒸汽”,钻孔深度需要大于4千米。“IDDP-2”一直保持着每天连续24小时的施工建设,钻孔深度已达4.254千米,预计今年底将达到5千米的目标深度。“IDDP”首席执行官Asgeir Margeirsson说,“我们希望这口井能够为全球的地热能行业打开一扇新的大门,带领其步入开采量大幅提高的新阶段。”人类此前从未钻探到这样的深度,也从未获取温度这么高的蒸汽。
地热发电技术难题
回灌 地热水中含大量有毒物质,会对环境产生恶劣影响。地热回灌是指把利用过的地热流体或其他水源通过地热回灌井注回热储层段,很好地解决了地热废水问题。回灌技术要求复杂且成本高,还未能大范围推广使用。
腐蚀 地热流体中含有很多化学物质,对各金属表面都会产生不同程度的影响,直接影响设备的使用寿命。
结垢 由于地热水资源中矿物质含量比较高,在抽到地面做功的过程中,温度和压力会发生很大的变化,导致矿物质从水中析出产生沉淀结垢,影响采量,增加能耗。