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熔岩发电——地热能源的未来
  • 传统上,地热能源滞后于太阳能和风能技术的供应,但这一切都可能改变。近年来,勘探和钻探技术方面取得了最新的进展,再加上各国探索可再生能源的意愿,正在开发靠近构造板块边界的地热以及进入炽热火山的核心地带,并取得令人兴奋的进展。

    传统上,地热能源滞后于太阳能和风能技术的供应,但这一切都可能改变。近年来,勘探和钻探技术方面取得了最新的进展,再加上各国探索可再生能源的意愿,正在开发靠近构造板块边界的地热以及进入炽热火山的核心地带,并取得令人兴奋的进展。
      
      地球上的地热资源在理论上能够满足全球能源需求。在这里有一个问题:这么多的地热资源只有一小部分能够利用。这就解释了为什么地热能产生的电力不到全球电力总量的1%的原因。
      
      然而,英国利物浦大学主要研究火山学和岩浆Yan Lavallée教授表示,地热利用火山的力量有着巨大的潜力:“即使是一立方公里的小部分的岩浆,可以为英国全国提供电能。”
      
      目前,有四个国家希望释放这种潜在的火山力量。
      
      英属蒙特塞拉特岛
      
      如果要实现从地热来源获得相当大比例的电力供应的雄心壮志,这将是加勒比岛屿的“凤凰之火”。蒙特塞拉特首府普利茅斯在1995年的一系列火山喷发之后仍然被火山灰尘掩埋,导致它在1997年完全被放弃。
      
      英国国际发展部(DFID)是蒙特塞拉特地热开发项目的领导机构,其投资额为2400万美元。DIFD的代表Martin Dawson说:“在2017年夏季,钻井工作开始了第三个钻井,也是最后一个钻井的测试,但并非没有问题,”现场专家决定使用膨润土泥浆覆盖以确保井内的岩浆不向外奔涌。这些努力似乎已经奏效。这个井是安全的,但是在进入短期刺激试验阶段之前,泥浆现在必须清理干净。“
      
      已经测得井口温度为250摄氏度,深度为1.7公里,每口井可提供1.5兆瓦的电力,该项目的测试阶段将于2018年12月结束。
      
      冰岛
      
      这听起来似乎有些古怪,但计划利用冰岛岩浆湖的地热能为英国和欧洲提供电力。在这项投资1亿美元的克拉夫拉玛(Krafla)岩浆试验台项目中,科学家将在冰岛北部地壳以下2公里的地方钻探,钻进岩浆房。作为2020年开始的一项试验的一部分,研究人员将钻探一个主要的钻孔,通过这个钻孔可以通过加强的U型管道抽水。由此产生的“超临界蒸汽”有可能被用来为水力涡轮机提供能量,这些能量产生的电力通过分布在北大西洋的海底电缆进行传输。
      
      冰岛的能源提供商Lansvirkjun公司在2009年对另一个项目进行深度钻探时偶然发现了岩浆房。“利用来自近岩浆环境的地热能是地热工业非常令人兴奋的的步骤。可以了解岩浆在哪里,如何定位以及流体的性质,这与在全球火山区发展近岩浆地热能的概念非常相关。”Landsvirkjun公司项目经理Sigudur Markusson说。
      
      该项目的第一阶段由冰岛地热研究小组和英国地质调查局共同参与,其中包括来自世界11个国家的38个其他研究机构和公司。这些公司包括挪威石油和天然气巨头Statoil公司,加拿大矿业商FalcoResources公司和美国Sandia国家实验室,负责评估处理岩浆温度达到900°C的过程。
      
      美国夏威夷
      
      美国计划进一步利用岛上五座活火山(Loihi,Kilauea,MaunaLoa,Hualalai和Haleakala)的能量创建一个100%可再生能源电网,而这是美国其他任何一个州都没成功实现。夏威夷州州长DavidIge在2014年签署了一项法案,承诺到2045年,夏威夷将完全采用自给自足的能源。由于夏威夷现在的电力支付成本比美国平均水平高出两到三倍,所以这是一个迫切需要完成的目标。根据美国能源信息管理局的调查,夏威夷需要每年花费大约50亿美元进口足够的石油来满足能源需求。
      
      目前,夏威夷的普那地热工厂的发电量超过38兆瓦,利用基拉韦厄东部裂谷区的热岩的能量,通过将地下水蒸汽引入涡轮发电机,为该岛提供25%以上的电力。研究表明,该工厂计划进行扩建,将其比例提高到50%。
      
      可再生能源公司也热衷于挖掘冒纳罗亚火山的地热潜力,这个巨型火山位于该岛中心附近的几个火山热点地区。然而,其新厂的建设已经停滞,遭到一些当地人的反对,他们相信1984年最后爆发的这座山是火山女神佩蕾(Pele)的家园。
      
      新西兰
      
      新西兰地热能源的首次使用可以追溯到几百年前,当地人在毛里求斯北部岛屿的中部进行采暖、烹饪和治疗。1958年,新西兰的第一座地热工厂(也是世界第二座地热工厂)在新西兰陶波火山地区的怀拉基开通运营。陶波火山地区仍然生产着大部分地热能,为新西兰提供了750兆瓦(13%)电力。
      
      这里的主要运营商是上市公司Contact Energy公司,以及51%国有的Mighty River Power公司。近期地热项目的一个重要因素是当企业的高度商业参与。ContactEnergy公司运营了该国最新的工厂,于2014年上线运营。
      
      全球定位卫星和卫星雷达干涉测量表明,陶波火山区还有新的岩浆房诞生。地球物理学家强调,经过测量表明这个火山区普遍沉降,这说明浅部地壳内岩浆正在冷却和收缩。而这个位于陶波地热区地表以下6-10公里深处的岩浆体,可以通过在新工厂的钻探进一步开采,推动新西兰实现可再生能源的目标。
      
      编译:Harris
      
      

    传统上,地热能源滞后于太阳能和风能技术的供应,但这一切都可能改变。近年来,勘探和钻探技术方面取得了最新的进展,再加上各国探索可再生能源的意愿,正在开发靠近构造板块边界的地热以及进入炽热火山的核心地带,并取得令人兴奋的进展。