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岩石也能发电吗:干热岩

所属专题:百科    发布者:中国地热能网    上传时间: 2018-12-25     点击次数: 190

为了解决能源短缺的问题,我们也做了许多努力。在沿海城市推进了潮汐发电;在偏远的山区修了风力发电机,安装了一片片的太阳能电池板...这些新型能源我们似乎都耳熟能详,但实际上,在大地的深处还隐藏着一股巨大的能源,它存在于那些不起眼的岩石之中,这种利用岩石发电的技术被称作干热岩发电。

寻找新能源

说起能源问题,我国1993年起就从能源净出口国变成了净进口国。为了解决能源短缺的问题,我们也做了许多努力。因地制宜,我们在地势平坦的地区建起了核电站;在沿海城市推进了潮汐发电;在偏远的山区修了风力发电机,安装了一片片的太阳能电池板...这些新型能源我们似乎都耳熟能详,但实际上,在大地的深处还隐藏着一股巨大的能源,它存在于那些不起眼的岩石之中,这种利用岩石发电的技术被称作干热岩发电。

大概是目睹了火山喷发的力量之后,人类就一直在寻找开发这种古老而巨大的能量的方法。寻寻觅觅,我们终于找到了一种利用干热岩体发电的手段。它在1970年被美国人莫顿和史密斯提出,但是,它的提出并没有引起多少人的注意,甚至是到了科学技术迅猛发展的2018年,它的潜在价值也没有被很好的发掘。

什么是干热岩?

干热岩(hot dry noodlerock)是靠热来发电的。目前对于干热岩的正统定义是——增强型地热系统(EGS)。广义上我们可以理解成一种地热资源,是一般大于200摄氏度、深埋数千米、内部不存在流体或存在少量地下流体的高温岩体。

为了获得地下的干热岩资源我们需要几个步骤:

1.首先从地表往干热岩层中打一眼井(注入井)。

2.封闭井孔后向井中高压注入温度较低的水,以产生非常高的水压力。

3.高压最终在岩层处产生一个大致呈面状的人工干热岩热储构造。

4.在注入井的合理位置上再钻几口竖井,贯通人工热储构造,它们是用来回收高温水、汽的生产井。

5.提取出的高温蒸汽可以用于地热发电和综合利用,使用后的温水又通过注入井回到干热岩中,从而达到循环利用的目的。


干热岩的开发利用

在注入高压水的时候,如果岩体致密没有裂隙,高压水会使岩体大致垂直最小地应力的方向产生许多裂缝;而如果岩体中本来就有少量天然节理,这些高压水就会使之扩充成更大的裂缝。之后,随着低温水的不断注入,裂缝不断增加、扩大,并相互连通,就得到了所谓的热储构造。

 

注入的低温水沿裂隙运动,不断和周围岩石发生热交换,经过岩层加热之后最终变成了温度高达200-300℃的高温高压水或水汽的混合物。这就是干热岩发电的核心。

法国苏尔茨(Soultz)地热田

干热岩凭借它巨大的储量、环保无污染的优势成为了新能源中升起的新星。在干热发电概念提出四年后,美国在新墨西哥州启动了世界上第一个干热岩发电项目。之后,英国,日本,法国等国家也相继投入了研发力量。

位于法国东北部Soultz-sous-Forêts地热田是欧洲近几年来基于增强型地热系统中比较成功的一个技术案例。它在2013年实现了稳定利用干热岩技术的地热发电目标,并且成功投入了商业化持续运行。它的诞生使得干热岩从一个纯粹的科研项目变成了具有一定可行性的商业项目。

干热岩在中国

我国对干热岩的研究和开发比较晚,但发展迅速。2015年,十二五规划之后,我们顺利在福建开凿了第一个干热岩资源勘查深井,井深达到4000m。

2017年9月在青海省共和盆地取得重大勘察突破,初步建立起不同尺度下干热岩勘查开发选取评价体系和干热岩资源评价方法。

青海共和盆地发现干热岩,深度3705m,温度高达236℃

总的来说,我们还处于干热岩开发的起步阶段,但已经有不少专家在为干热岩打call,表示看好。所以相关地区的朋友们可以多多关注,未来可能一不小心就走上了致富的道路呢~

干热岩发电 vs 传统发电

干热岩发电的成本由三大部分组成。

一是初期的勘探费用、土地使用费、注水井和取水井的钻探费用、监测和跟踪岩石裂隙发育状况的费用(即地下热交换系统发育状况的跟踪费用);二是为获取地下热能往井里所注水的水费,以及保持系统压力平衡的注水泵费用;三是建设地面二级循环系统——发电设备及电厂的费用。

知道了这些 ,再加上项目费用(指的是电厂的管理费和启动费)后,就可以算出总的成本:


目前,我国风电造价8000元人民币/千瓦,相当于不到1000美元/千瓦。与之对比,干热岩发电成本更高。但是,我国仪器的造价相对国外又低上不少,所以,让干热岩发电取代部分风电,成为一种经济实惠的发电方法是可以实现的

我国地热资源分布

最后,德国在阿尔萨斯地区的试验结果表明,干热岩发电成本要远远低于太阳能光电池等其他发电的成本

德国学者在综合考虑斯图加特附近Bad Urach干热岩试验基地的各种软、硬环境后认为,在当前向第二代技术过渡的阶段,该地电厂的运行成本是每度电8~10美分,约0.57元(来自2003年GeodynamicsLimited网站)。这个价格要比当前北京居民用电0.44元人民币/度的价格要高一些,但差距不大。那么,随着干热岩发电技术的成熟和大规模开发,干热岩发电的电价必定会与我国的火电、水电的电价不相上下,甚至做到比它们更低。




 

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