地热能源:未来新能源的主力军
地热是来自于地球内部的一种绿色低碳、可循环利用的可再生能源,具有储量大、分布广、清洁环保、稳定可靠等特点。我国地热资源丰富,市场潜力巨大,发展前景广阔。开发利用地热能不仅对调整能源结构、节能减排、改善环境具有重要意义,而且对培育新兴产业、促进新型城镇化建设、增加就业均具有显著的拉动效应。地热与其他可再生能源互补综合利用,可提高能源使用效率,形成“地热+”。
据国家地热能中心初步统计,近10年来,我国水热型地热能直接利用以年均10%的速度增长,截至2020年底,我国地热能供暖面积累计达到约13.9亿平方米,折合年替代标煤3710万吨。2021年,国家能源局联合有关部门印发相关文件明确提到,到2025年地热能供暖面积相较2020年增长50%,到2035年,地热能供暖面积比2025年再翻一番。
什么是地热
据目前研究,地球内部的热量有两种主要来源,一种来自于地球形成早期残留下来的热量,另外一种是地球内部铀钍钾等放射性元素衰变形成的热量,这些热量聚集在地球内部并且通过热传导和热对流两种主要形式源源不断地向地表传递,就形成了可供我们人类开发利用的地热能了,未来新能源行业发展前景必定是上升趋势。
地热资源按深度划分为浅层、中深层和深层地热资源。浅层地热深度范围一般为200米,包括土壤层及浅层含水层。中深层地热资源一般介于200米和3000米之间。深层地热资源埋深通常超过3000米。
目前可利用的地热资源主要包括:通过热泵技术开采利用的浅层地热能、天然出露的温泉、通过人工钻井直接开采利用的地热流体以及干热岩体中的地热资源。我国地热资源种类繁多,考虑地质构造特征、热流体传输方式、温度范围以及开发利用方式等因素。
人类很早以前就开始利用地热能,例如利用温泉沐浴、医疗,利用地下热水取暖、建造农作物温室、水产养殖及烘干谷物等。但真正认识地热资源并进行较大规模的开发利用却是始于20世纪中叶。在当今人们的环保意识日渐增强和能源日趋紧缺的情况下,对地热资源的合理开发利用已愈来愈受到人们的青睐,现在,全国已经有越来越多的新能源行业平台入驻。
地热的类型
根据地热资源的性质和赋存状态,可将地热系统分为蒸汽型、热水型、地压型、干热岩型和岩浆型5种类型。蒸汽型和热水型统称为水热型,是目前开发利用的主要对象;地压型在自然界中较为少见,但其能量潜力巨大,除了热能以外,往往还储存有甲烷之类的化学能及高压所致的机械能,有较大的利用价值;干热岩型和岩浆型类潜在价值也很大,但其开发利用也有待于地热开采经济技术条件的提高。
蒸汽型。蒸汽型地热资源是指地下以蒸汽为主的对流热系统,以生产温度较高的蒸汽为主,其中夹杂少量其他气体,系统中液态水含量很低甚至没有。该类地热田的蒸汽出露地表后压力均高于当地大气压力,其温度至少等于饱和温度。在饱和状态下,汽水两相共存,此时蒸汽部分称饱和蒸汽;当温度超过饱和点时,蒸汽称过热态蒸汽。处于饱和态和过热态的蒸汽都属于地热干蒸汽。
热水型地热资源是指地下热储中以水为主的对流热液系统,此类地热田又可按温度的高低分为:高温(大于150℃)地热田、中温(90℃~150℃)地热田以及低温(小于90℃)地热田。冰岛雷可雅未克、墨西哥赛罗普列托、法国莫伦、匈牙利盆地等以及我国绝大多数地热田都属于热水型地热田。
地压型地热资源是指热储层埋深在2千米~3千米以下,新近纪滨海盆地碎屑沉积物中的地热资源。由于热储上覆盖层压力超过了静水压力,井口压力可达28~42MPa,温度一般在150℃~180℃之间,更深处甚至可达260℃。该类热储流体的能量由其中所含的热能、烷烃气体化学能以及异常高的压力势能三部分组成,因此它既是一种热能资源,也是一种水能资源,而且热流体中所溶解的甲烷、乙烷等烷烃气体,常常还可作为副产品回收利用。
干热岩体型地热是储存在地球深部岩层中的天然热能。由于深埋于地下1600米或更深,温度高、含水少,开采此种能源的方法之一是直接采热,这一设想最初由美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验研究所的研究人员于20世纪70年代提出。有的国家还采用对偶井利用人工流体进行采热,即在一定距离内打两口深度大致相当的钻井,从其中一口注入或压入冷水。任其在干热岩体裂隙中渗透吸热,之后从另一口井回收热流体加以利用。据估计,美国在可及钻探深度内的干热岩有用热量,可供其5000多年的能源需求。此种能源具有良好的应用前景,目前我国此方面的研究工作尚处于初级阶段,还有很长的路要走,那么,哪个新能源平台靠谱,这个值得我们更深入的了
解和发现。
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