“世界上少數(shù)國(guó)家研究的增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)有巨大潛力,，有望在不遠(yuǎn)的將來(lái)替代人類(lèi)的基礎(chǔ)能源需求,，中國(guó)應(yīng)該也正在開(kāi)始這一研究?！?/P>
一眼高溫地?zé)峋谖覈?guó)西藏羊八井地?zé)崽锓艊娫囼?yàn),，背景廠房是羊八井地?zé)犭姀S。
8月19日美國(guó)谷歌公司宣布,，將向地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)領(lǐng)域投資1000多萬(wàn)美元,，用于推動(dòng)地?zé)崮苄录夹g(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。這一投資的對(duì)象是增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)技術(shù),，是其尋找比煤更便宜的可再生能源計(jì)劃的一部分,。谷歌稱(chēng)，這一新技術(shù)使得地?zé)崮艿睦脻撃芡卣沽恕昂脦讉€(gè)數(shù)量級(jí)”,。
地?zé)崂?，除了為人們所熟知的溫泉，更有取暖,、發(fā)電等功效,，在能源日益緊張的社會(huì)大背景之下，作為可再生能源之一的地?zé)崂镁烤鼓艿绞裁礌顟B(tài),？技術(shù)發(fā)展又到怎樣的程度,？日前，《科學(xué)時(shí)報(bào)》記者專(zhuān)訪了國(guó)際地?zé)釁f(xié)會(huì)理事,、中國(guó)能源研究會(huì)地?zé)釋?zhuān)業(yè)委員會(huì)主任鄭克棪,。
地?zé)崂茫瑲v史悠久
地?zé)崮苁怯傻貧こ槿〉奶烊粺崮?，這種能量來(lái)自地球內(nèi)部的熔巖,，并以熱力形式存在，是引致火山爆發(fā)及地震的能量,。地球內(nèi)部的溫度高達(dá)7000℃,，而在80至100公里的深處，溫度會(huì)降至650℃至1200℃,。因熔巖涌至離地面1至5公里的地殼,，或地下水通過(guò)斷裂帶的深循環(huán)，熱力得以被輸送至較接近地面的地方,。
鄭克棪介紹,，火山,、地震、地?zé)釒г谌虻姆植贾饕性?個(gè)地帶：環(huán)太平洋帶,，包括美國(guó)西海岸,、新西蘭、印度尼西亞,、菲律賓、日本以及中國(guó)臺(tái)灣,；大西洋中脊帶,，大部分在海洋，北端穿過(guò)冰島,；地中海到喜馬拉雅帶,，包括意大利和我國(guó)西藏等。
溫泉在中國(guó)各地都有分布,。中國(guó)人直接利用地?zé)嵋延袃汕隁v史,。公元2世紀(jì)，東漢科學(xué)家張衡就在《溫泉賦》中描述溫泉可以治病,，北魏酈道元的《水經(jīng)注》中也有溫泉灌溉一年三熟的記載,。
中國(guó)把地?zé)嶙鳛槟茉词褂檬加谏鲜兰o(jì)70年代。當(dāng)時(shí)的世界石油危機(jī),，引發(fā)了世界各國(guó)對(duì)新能源的高度重視,。時(shí)任地質(zhì)部部長(zhǎng)的李四光向全國(guó)發(fā)出利用地?zé)岬奶?hào)召，國(guó)家撥款投資勘查,，掀起了全國(guó)性地?zé)峥辈楹烷_(kāi)發(fā)利用的熱潮,。地?zé)衢_(kāi)發(fā)利用從低溫地?zé)岚l(fā)電試驗(yàn)到房屋供暖、水產(chǎn)養(yǎng)殖,、地?zé)岱趸?、溫室種植、工業(yè)利用等,，遍地開(kāi)花,。
但是，這種發(fā)展勢(shì)頭在此后的20世紀(jì)80年代便停止了,。經(jīng)濟(jì)體制逐步向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌后,，相關(guān)研究和勘探因?yàn)槭チ嗽瓉?lái)事業(yè)費(fèi)的支持而受到很大影響。
上世紀(jì)90年代,，中國(guó)社會(huì)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌,，開(kāi)發(fā)商突然發(fā)現(xiàn)投資地?zé)崾琼?xiàng)很賺錢(qián)的事業(yè)。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的繁榮,、人民生活水平的提高,，地?zé)崧糜魏捅＝⌒蓍e出現(xiàn)了新的熱潮,。
而現(xiàn)在地?zé)岬哪茉磧?yōu)勢(shì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益,，已經(jīng)在全球得到了充分驗(yàn)證：目前冰島87％的供暖依靠地?zé)?；在菲律賓電力供應(yīng)中，2002年地?zé)嵋颜?1%,。
“我們目前最迫切的需要是把地?zé)嶙鳛槟茉蠢?。”鄭克棪說(shuō),。
目前地?zé)釕?yīng)用分3個(gè)層次：150℃至300℃左右為高溫地?zé)?，用于發(fā)電最為劃算；150℃~90℃為中溫,，可以發(fā)電及為房屋供暖,；90℃以下為低溫地?zé)幔苯永?，可用于洗浴,、醫(yī)療，也可以用于供暖以及溫室種植,、水產(chǎn)養(yǎng)殖等,。其中水產(chǎn)養(yǎng)殖養(yǎng)熱帶品種，優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)量高,，比如一般水域一畝每年產(chǎn)出200斤魚(yú),，利用地?zé)狃B(yǎng)熱帶品種，一年每畝可以產(chǎn)出2萬(wàn)斤魚(yú),。
地源熱泵技術(shù)發(fā)揮淺層地?zé)嵝Я?/STRONG>
過(guò)去只有高溫地?zé)峥梢宰鳛槟茉蠢?，現(xiàn)在借助于科技發(fā)展，人們已經(jīng)可以利用地源熱泵技術(shù)將淺層地?zé)嵊糜诠┡椭评洹?/P>
“利用地源熱泵技術(shù)有望解決全國(guó)的供暖問(wèn)題,?！编嵖藯φf(shuō)。
目前來(lái)看,，天津地?zé)峁┡l(fā)展極快,，其地?zé)峁┡娣e已占全國(guó)地?zé)峥偣┡康?0%。
鄭克棪介紹,，以2008年7月的價(jià)格進(jìn)行地源熱泵與其他能源供暖方式的運(yùn)行費(fèi)用對(duì)比,，煤、天然氣,、輕柴油,、電、地源熱泵分別為1∶2.65∶8.48∶5.93∶1.63,，也就是說(shuō),，使用地源熱泵的經(jīng)濟(jì)成本僅高于用煤,。
過(guò)去人們認(rèn)為25℃以下不叫溫泉，沒(méi)有能源利用價(jià)值,，這一二十年來(lái),，人們發(fā)現(xiàn)通過(guò)地源熱泵，對(duì)甚至5℃,、6℃的地下水都可以利用,。“利用地源熱泵,，耗費(fèi)1千瓦的電能,，產(chǎn)出3~4千瓦熱能，效率在300%~400%,。世界都看好這一技術(shù)，也因?yàn)樗旧聿划a(chǎn)生污染,，沒(méi)有二氧化碳排放,，只是所使用的電在發(fā)電過(guò)程中有一部分排放，另外效率高,?！?/P>
淺層地?zé)嵊糜诠┡顬楹线m。比如北京把15℃的地下水抽上來(lái),，熱能被用過(guò)后,，10℃的水從另一眼井灌下去。東北地區(qū)把6℃的水提上來(lái),，用后,，1℃的水回灌下去。在地下水不豐富的地方,，用地埋管的回路也能把巖土中的熱量交換出來(lái),。
地源熱泵技術(shù)1995年以來(lái)在世界以每年遞增20%的速度快速發(fā)展。在瑞典這樣北緯60度的國(guó)家都可以借助該技術(shù)手段利用地?zé)?，瑞典地源熱泵利用世界排名第二,。只是，在美?guó)利用需要打井200米,，瑞典則需要打400米深,。
中國(guó)自2000年開(kāi)始地源熱泵發(fā)展很快，每年達(dá)到50%的發(fā)展遞增速度,。5年前中國(guó)大約有三五個(gè)生產(chǎn)地源熱泵的企業(yè),，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到100多家。沈陽(yáng)依靠地源熱泵供暖已經(jīng)超過(guò)5%,，北京使用量的遞增僅次于沈陽(yáng),。
對(duì)地源熱泵技術(shù)的利用,，中國(guó)已經(jīng)排到世界第三。
地?zé)岚l(fā)電,，潛力巨大
“在我國(guó)提倡節(jié)能,、減排的形勢(shì)下，地?zé)崮苜Y源潛力豐富,，地?zé)岚l(fā)電技術(shù)成熟,，雖投資成本略高，但可以做到具有競(jìng)爭(zhēng)力的商業(yè)性應(yīng)用,，在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中發(fā)揮作用,。”鄭克棪表示,。
20世紀(jì)70年代,，我國(guó)曾建成7個(gè)中低溫地?zé)岚l(fā)電廠，但在“技術(shù)上可行,、經(jīng)濟(jì)上不可行”的觀點(diǎn)下,，其中5處陸續(xù)關(guān)停。今天反思這段歷史,，鄭克棪覺(jué)得這是歷史性的偏見(jiàn)：地?zé)岚l(fā)電,，投資約1萬(wàn)元人民幣建1千瓦裝機(jī)，有些地方還低于這一成本,，將此與燃煤電廠幾千元建1千瓦的裝機(jī)來(lái)說(shuō)是投資成本高了,，但是，中低溫地?zé)岚l(fā)電的優(yōu)勢(shì)在于：沒(méi)有污染,，可以減排,。太陽(yáng)能光伏發(fā)電10萬(wàn)元裝一個(gè)1千瓦，成本是地?zé)岬?0倍,，同時(shí)太陽(yáng)能電池板生產(chǎn)過(guò)程中還有耗能和污染排放,。
“地?zé)岚l(fā)電技術(shù)成熟，雖投資成本稍高,，但替代和節(jié)省了常規(guī)能源,，減少污染；再?gòu)膰?guó)際原油價(jià)格的飛漲看,，肯定是具有競(jìng)爭(zhēng)力的,；何況像太陽(yáng)能光伏發(fā)電那樣高昂的初投資和低利用率的技術(shù)也都在發(fā)展和應(yīng)用?！编嵖藯φf(shuō),。
中國(guó)藏滇地?zé)釒в懈邷氐責(zé)豳Y源分布，可以用于地?zé)嵴羝l(fā)電,；中國(guó)中低溫地下熱水直接利用的能量居世界第一,，其中的溫度較高者,，可以先發(fā)電，再將排水作綜合利用,。
鄭克棪介紹,，地?zé)岚l(fā)電有3種方式：利用高溫地?zé)嵴羝l(fā)電；中低溫地下熱水發(fā)電,；增強(qiáng)地?zé)嵯到y(tǒng)的開(kāi)發(fā),。
今年3月，一份名為《地?zé)豳Y源的將來(lái)》的研究報(bào)告引起了美國(guó)能源部的震驚,。美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）完成了這份歷時(shí)3年的研究報(bào)告,，提出到2050年，通過(guò)增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)（或稱(chēng)工程性地?zé)嵯到y(tǒng),，即以前所說(shuō)的干熱巖）可以提供1億千瓦發(fā)電的基礎(chǔ)容量,。“這相當(dāng)于美國(guó)目前年用電量的10% ,?！编嵖藯忉尅?/P>
增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)是潛力巨大的本土化資源,，不像現(xiàn)在開(kāi)發(fā)的水熱型高溫地?zé)崮菢邮艿赜蛳拗?，而且該清潔能源招致的環(huán)境影響最小,，該技術(shù)的商業(yè)化可望在10~15年內(nèi)實(shí)現(xiàn),。該報(bào)告估算全美國(guó)增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)資源可開(kāi)采量相當(dāng)于美國(guó)2005年基本能源消費(fèi)量的2000倍。
增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)在世界上已有30多年的研究歷史,，世界上有8個(gè)國(guó)家投入了增強(qiáng)地?zé)嵯到y(tǒng)研究——美,、英、法,、德,、瑞典、日本,、澳大利亞和中國(guó),。為達(dá)到商業(yè)性開(kāi)發(fā)目標(biāo)，3000~5000米鉆井技術(shù)和熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)等都作過(guò)研究,。在這種俗稱(chēng)干熱巖的巖體中,，通常只有熱，沒(méi)有裂隙或孔隙,，沒(méi)有滲透性,，沒(méi)有地?zé)崃黧w，所以須靠井下壓裂,，在高溫巖體中造出人造裂隙,，連通地下網(wǎng)絡(luò),，便可以從一眼井灌入冷水，從另一眼井中產(chǎn)出高溫流體了,。
“過(guò)去我國(guó)僅有少數(shù)學(xué)者發(fā)表了論文或著作,，探討了這一領(lǐng)域，但并沒(méi)有實(shí)地開(kāi)展這一研究,。2007年中國(guó)能源研究會(huì)地?zé)釋?zhuān)業(yè)委員會(huì)與澳大利亞一公司簽訂了合作協(xié)議,，共同承擔(dān)‘中國(guó)工程型地?zé)嵯到y(tǒng)資源潛力的研究’項(xiàng)目，中澳專(zhuān)家已聯(lián)合在一些可望有潛力的選定地區(qū)開(kāi)展了初步調(diào)查,，采集了一些試驗(yàn)樣品,，進(jìn)一步的分析測(cè)試、模型研究等工作正在進(jìn)行之中,?！编嵖藯Ρ硎尽?/P>
地殼30公里厚,，增強(qiáng)地?zé)嵯到y(tǒng)在3000米至5000米,，僅僅是地殼的1/10至1/6深處。在地球內(nèi)部更深處,、更高溫的地?zé)?，人們現(xiàn)在還沒(méi)有利用。
“在地?zé)嶂苯永弥?，在開(kāi)采地?zé)崴畷r(shí),，人工補(bǔ)給回灌是必須的，這樣才能保證可持續(xù)利用,?！编嵖藯?qiáng)調(diào)：“北京、天津等是地?zé)峁芾聿块T(mén)兼顧地上地下系統(tǒng),，從技術(shù)等方面能夠保證對(duì)地?zé)豳Y源的可持續(xù)使用,。但也有一些地方的地?zé)衢_(kāi)采是由管理地表水的機(jī)構(gòu)管理，缺少地?zé)豳Y源合理利用的概念,，其地?zé)豳Y源可持續(xù)利用前景堪憂,。”
