論壇丨地?zé)崂?潛力巨大
來(lái)源：人民日?qǐng)?bào) 時(shí)間：2024-08-20 11:55
地?zé)崂?潛力巨大
孔彥龍
巴黎奧運(yùn)會(huì)期間，奧運(yùn)村采用了地源熱泵系統(tǒng)降溫，該系統(tǒng)使用的主要是地?zé)崮堋２痪们?，?guó)際能源署發(fā)布的一篇報(bào)告建議，國(guó)際社會(huì)采取更多措施推廣使用熱泵系統(tǒng)，更好利用地?zé)崮堋?/p>
地?zé)崮苁侵纲x存于地球內(nèi)部巖土體、流體和巖漿體中，可為人類開(kāi)發(fā)和利用的熱能。常提到的溫泉、火山噴發(fā)等現(xiàn)象，都是地?zé)崮芫薮筚Y源量的直觀展現(xiàn)。僅地表以下10千米以內(nèi)的地?zé)豳Y源量，就大約相當(dāng)于1億億噸標(biāo)準(zhǔn)煤；若能夠利用其中的2‰，按目前世界年消耗210億噸標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算，理論上便可以滿足人類近千年的能源需求。
地?zé)崮懿粌H儲(chǔ)量豐富，還具有一系列重要的特征：穩(wěn)定、低碳和可再生。穩(wěn)定是指地?zé)崮芸梢砸惶?4小時(shí)持續(xù)輸出基本穩(wěn)定的能量，不受天氣、晝夜、季節(jié)影響；低碳是指地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)利用過(guò)程中很少排放二氧化碳，是典型的非碳基能源；可再生則是指地球正處于青壯年期，地?zé)崮芸蓮牡厍蛏畈吭丛床粩嗟叵驕\部傳輸。
目前，人類可觸及的地殼深度大多不超過(guò)10千米。因此，評(píng)估地?zé)崮苜Y源量通常限定在10千米之內(nèi)，并根據(jù)能源品位、開(kāi)采技術(shù)和利用形式等綜合劃分為淺層、中深層和深層地?zé)崮堋?/p>
淺層地?zé)崮?，深度范圍一般?00米以內(nèi)，溫度大多不高，但一年四季相對(duì)恒定，低于夏季平均氣溫、高于冬季平均氣溫，因此可以作為一個(gè)穩(wěn)定的冷/熱源。巴黎奧運(yùn)會(huì)的地?zé)崮芟到y(tǒng)從附近地下約70米深的井中抽取地下水，采用熱泵冷卻至4攝氏度，再輸送到奧運(yùn)村公寓地板下的管道中，以此來(lái)降低室內(nèi)溫度。
中深層地?zé)崮?，一般介?00—3000米之間，多由地下水作為傳熱載體，可通過(guò)抽取熱水或水汽混合物提取熱量，用來(lái)發(fā)電、供暖、制冷、洗浴、烘干、養(yǎng)殖等。地?zé)岚l(fā)電是水熱型地?zé)崮芾玫闹匾绞?。比如，可以利用地?zé)崮芰黧w的熱量產(chǎn)生蒸汽以驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)，從而將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。地?zé)岚l(fā)電利用效率高，每年可工作超過(guò)8000小時(shí)，連續(xù)穩(wěn)定輸出電能。
深層地?zé)崮埽ǔ３^(guò)3000米，熱能品位高，但往往含水量很低或不含水，需要通過(guò)人工造儲(chǔ)的方式，形成增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)加以開(kāi)發(fā)利用。深層地?zé)崮軗碛芯薮蟮馁Y源潛力，被譽(yù)為“地?zé)崮艿奈磥?lái)”。目前，該項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用和推廣尚處于開(kāi)發(fā)探索階段。2017年以來(lái)，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局和青海省自然資源廳等在青海共和盆地組織開(kāi)展地?zé)幔ê蔁釒r資源）勘探試采，取得一系列突破性成果，并于2021年實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)性發(fā)電并網(wǎng)。今年4月，中國(guó)石化部署在海南的福深熱1井順利完鉆，井深達(dá)5200米，深層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用工作邁上了新的臺(tái)階。
過(guò)去幾十年，地?zé)崮茈m被大量開(kāi)發(fā)利用，但與其巨大的儲(chǔ)量相比，可謂九牛一毛。根據(jù)2023年世界地?zé)岽髸?huì)發(fā)布的數(shù)據(jù)，全球有32個(gè)國(guó)家實(shí)施了地?zé)岚l(fā)電，總裝機(jī)在16吉瓦左右；有88個(gè)國(guó)家運(yùn)用地?zé)衢_(kāi)展除發(fā)電以外的直接利用，總裝機(jī)約173吉瓦；中國(guó)利用地?zé)徇M(jìn)行供熱制冷的裝機(jī)量超過(guò)全球總量的一半。國(guó)際地?zé)釁f(xié)會(huì)提出了到2030年實(shí)現(xiàn)全球地?zé)岚l(fā)電總裝機(jī)48吉瓦、直接利用總裝機(jī)520吉瓦的發(fā)展目標(biāo)。
當(dāng)前，地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)利用涌現(xiàn)了眾多新概念、新技術(shù)、新模式，如地球充電寶、地球電池、地球儲(chǔ)能系統(tǒng)等。其原理是將夏季的余熱、余電等經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)卻無(wú)法被及時(shí)利用的能量，以水或二氧化碳等工質(zhì)為載體回灌至地球內(nèi)部，以地?zé)崮艿男问綄?shí)現(xiàn)規(guī)?；拈L(zhǎng)時(shí)跨季節(jié)儲(chǔ)能。目前，歐盟、美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)均支持了多個(gè)地下儲(chǔ)熱項(xiàng)目。我國(guó)也由中國(guó)科學(xué)院牽頭，在雄安新區(qū)開(kāi)展了高溫含水層儲(chǔ)熱實(shí)驗(yàn)，取得了良好進(jìn)展。
地?zé)崮?，取之于地球，又還地球以清潔。隨著新技術(shù)、新模式的不斷開(kāi)發(fā)運(yùn)用，地?zé)崂脤槿蚰茉唇Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型提供持續(xù)動(dòng)力。（作者單位：中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所）
責(zé)任編輯：江蓬新
