地?zé)衢_發(fā)重新進(jìn)入中國視野
僅次于太陽能的第二大清潔能源
繼世界銀行高調(diào)宣布不再為燃煤火電項(xiàng)目融資之后，近日歐洲投資銀行也跟進(jìn)，宣布將停止為燃煤發(fā)電項(xiàng)目提供融資，以幫助各成員國減少碳排放量。在環(huán)境污染的壓力下，中國也決定限制煤炭生產(chǎn)的增長(zhǎng)，大力開發(fā)清潔能源。今年2月，國家能源局、財(cái)政部、國土部和住建部聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_發(fā)利用的指導(dǎo)意見》，讓僅次于太陽能的第二大清潔能源——“地?zé)崮?rdquo;就像多年失寵的孩子，再次進(jìn)入國人視野。那么，世界地?zé)崮荛_發(fā)的現(xiàn)狀如何？我國能否走出一條可替代煤炭的地?zé)崆鍧嵞茉粗罚?br />
早在上世紀(jì)70年代，在科學(xué)家李四光的號(hào)召下，中國利用地?zé)岚l(fā)電曾取得了成功，但是以后沒有持續(xù)下去，在過去二三十年里地?zé)衢_發(fā)幾乎陷入停滯。近年，國際上有關(guān)地?zé)崮艿南⒔舆B不斷，日本，美國、英國、阿根廷、智利和秘魯?shù)饶厦绹乙约翱夏醽喌确侵迖?，都紛紛加大了地?zé)崮艿拈_發(fā)力度，并制定出各自的地?zé)衢_發(fā)政策。福島核泄漏事故發(fā)生后，日本的地?zé)崮芡顿Y增加了10倍，而美國更是進(jìn)入了鼎盛發(fā)展時(shí)期。地?zé)崮芫烤故且环N怎樣的能源呢？
每年自然釋放的地?zé)崮?br />
相當(dāng)于全球耗電量5倍
有時(shí)候，冷靜地審視我們所在的這個(gè)美麗星球，可能會(huì)感覺很驚悚：人類腳下的地底深處，7000攝氏度的地核被層層融化的巖漿包圍著，各種放射性元素如鈾、釷等的同位素釋放出的能量，數(shù)億年來一直烘烤著巖石層，無數(shù)的熱流從地表的裂縫中涌出，火山的煙塵讓人膽戰(zhàn)心驚……這種高溫和熱量上千年來使人類深深敬畏，更使今天尋找新能源的科學(xué)家們?yōu)橹裕@就是——地?zé)崮堋?br />
地球物理學(xué)界認(rèn)為，地?zé)崮軄碜缘厍蛏钐帯Ｍ白匪?，這些熱量起源于行星形成之初的殘留（約占20%）和放射性元素的衰變（約占80%），熱能從溫度最高的地核傳到地殼，將地殼中的地下水加熱，熱水和蒸汽滲出地面后釋放能量，由此形成了從美國黃石公園到我國西藏羊八井等地壯觀的地?zé)釃娪科嬗^。有文獻(xiàn)粗略估計(jì)，每年從地球內(nèi)部傳到地面的熱能，相當(dāng)于100拍瓦時(shí)（1拍瓦=1千萬億瓦特，即10的15次方瓦），折合100萬億度電，這個(gè)數(shù)字約是2010年全球耗電量18.466萬億度（美國能源信息署數(shù)據(jù)庫提供）的5倍多，數(shù)量之大可見一斑。
2008年，政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）的一份資料稱，地球內(nèi)的總熱量約合3億億億度電，如此天文數(shù)字確實(shí)給人以用之不竭之感。請(qǐng)注意，從地質(zhì)學(xué)的大時(shí)間段上看，地球正在極緩慢地?fù)p失熱量，從這個(gè)意義上講，地?zé)崮懿⒎强稍偕茉?。但由于地?zé)豳Y源總量巨大，人類開發(fā)利用地?zé)崮艿男袨榕c地?zé)豳Y源總量相比微不足道，并不能加速地球變冷的漫長(zhǎng)過程，所以各國都把地?zé)崮軞w于可再生能源的范圍。
意大利人最早利用地?zé)岚l(fā)電
法國最早啟用地?zé)峁┡到y(tǒng)
地?zé)崮艿睦弥饕謨煞N，其一是直接利用。這是人類最早采用的利用方式，如今仍在民間取暖、洗浴、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)溫室、水產(chǎn)養(yǎng)殖等各方面廣為應(yīng)用。
地?zé)崮艿牧硪环N主要利用方式就是發(fā)電。根據(jù)各地?zé)崽锏牟町悾責(zé)岚l(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)主要有三種。
第一種設(shè)計(jì)最簡(jiǎn)單，高壓蒸汽推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)后進(jìn)入冷凝器凝結(jié)成水，回到地下；
第二種設(shè)計(jì)，則是把高溫水引到低壓容器中解壓，由于熱水降壓后蒸發(fā)的速度很快，同時(shí)熱水蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽時(shí)它的體積迅速擴(kuò)大，由此推動(dòng)渦輪發(fā)電，這種發(fā)電系統(tǒng)常被稱為“閃蒸法”；
第三種設(shè)計(jì)特別適合于含鹽量大、腐蝕性強(qiáng)和不凝結(jié)氣體含量高的地?zé)豳Y源——地?zé)崴紫攘鹘?jīng)熱交換器，將地?zé)崮軅鹘o另一種低沸點(diǎn)的工作流體（如異丁烷），使之沸騰而產(chǎn)生蒸汽，蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)做功，地?zé)崴詈髲臒峤粨Q器回注入地層。
綜觀人類利用地?zé)岬臍v史，我們可以發(fā)現(xiàn)，前人在利用地?zé)崮芊矫婀适虏簧?，最常見的就是泡溫泉?br />
公元43年，羅馬軍團(tuán)占領(lǐng)了英格蘭的蘇利斯泉，借助當(dāng)?shù)刎S富的溫泉資源，羅馬式浴室四處建起，遠(yuǎn)征的士兵們盡情地用這里的溫泉濯洗征塵，祛除疲勞。蘇利斯泉如今是英國的巴斯市（Bath），英語“bath”一詞即是洗浴之意。
9世紀(jì)，斯堪的納維亞半島的人們遠(yuǎn)渡重洋，來到冰島西南角的一處溫泉遍地的海岸，在這里定居下來，他們把這個(gè)水汽繚繞的落腳點(diǎn)稱作雷克雅未克，當(dāng)?shù)卣Z即“冒煙的海灣”之意。
14世紀(jì)，最早的地?zé)釁^(qū)域供暖系統(tǒng)在法國的紹德艾格啟用。1827年，最早的地?zé)嵘虡I(yè)開發(fā)出現(xiàn)在意大利的拉德瑞羅，人們從這里的間歇泉中提取硼砂產(chǎn)品。還是在拉德瑞羅，1904年意大利親王皮埃羅·孔蒂試驗(yàn)了第一個(gè)地?zé)岚l(fā)電機(jī)，點(diǎn)亮了4個(gè)燈泡，從此成為世界著名的地?zé)犭娏ιa(chǎn)基地。
美國是地?zé)崂玫暮笃鹬悖贻p的查理·列博在1930年發(fā)明了第一臺(tái)地?zé)峋聯(lián)Q熱器。20世紀(jì)60年代，加州蓋瑟爾斯的地?zé)犭姀S開始發(fā)電，美國從此一躍成為世界地?zé)岚l(fā)電領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊。
冰島地?zé)崂帽壤罡?br />
瑞士三成新建筑物用地?zé)峁┡?br />
說起歐洲的地?zé)崂们闆r，多數(shù)讀者可能會(huì)先想到冰島。這個(gè)彈丸之地位于活躍的大西洋中脊上，連綿的水下山脈如同一條中樞一直延伸到大西洋中心，地殼在這里碰撞擠壓，周而復(fù)始的循環(huán)過程使得冰島的地質(zhì)活動(dòng)很活躍，2010年冰島的埃亞菲亞德拉火山噴發(fā)，就迫使歐洲領(lǐng)空封閉。
雖然冰島很早就用地?zé)峁┡矣械锰飒?dú)厚的自然條件，但實(shí)際上冰島在20世紀(jì)70年代以前卻大量使用煤炭和石油，受到1973年能源危機(jī)的沖擊，冰島才走上了大規(guī)模利用地?zé)岬牡缆?。?jīng)過30年的努力，2010年冰島電能的26%來自地?zé)岚l(fā)電（6個(gè)地?zé)犭娬荆?3.8%來自水電，不足1%來自傳統(tǒng)的化石燃料。被視為世界地?zé)衢_發(fā)楷模的冰島，目前85%的住宅都在利用地?zé)醽韺?shí)現(xiàn)供暖。去年4月，時(shí)任中國總理溫家寶到冰島最大的地?zé)犭娬?mdash;—赫利舍迪地?zé)犭娬究疾鞎r(shí)表示，將與冰島加強(qiáng)合作，開發(fā)地?zé)岬惹鍧嵞茉础?br />
歐洲地?zé)豳Y源另一個(gè)集中地是土耳其。2007年土耳其報(bào)紙載文稱，土耳其的地?zé)豳Y源居世界第七。截至2010年，土耳其地?zé)岚l(fā)電的裝機(jī)容量為10萬千瓦，開發(fā)潛力巨大。
長(zhǎng)期以來，德國是可再生能源的倡導(dǎo)國，除了開發(fā)深層地?zé)崮?，德國?jīng)過多年的研發(fā)與實(shí)踐，以地下水開采井、井下?lián)Q熱器以及換熱樁等技術(shù)途徑獲得淺部地?zé)崮茉?，與電力和燃煤供暖系統(tǒng)相比，碳排放明顯減少。在德國沃爾芬一個(gè)由71幢樓房組成的住宅區(qū)，是由與2個(gè)開采井和3個(gè)注水井相連的地下水熱泵系統(tǒng)進(jìn)行供暖的。這個(gè)供暖系統(tǒng)已經(jīng)有效地運(yùn)行了30多年。
瑞士地?zé)豳Y源也很豐富，2011年瑞士地?zé)釁f(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，瑞士約三成的新建筑物都采用了地?zé)峁┡?，而在利用地?0米到300米處淺層地?zé)岬臒岜美寐史矫?，瑞士更是居世界各國之首?br />
蘇聯(lián)（俄羅斯）在地?zé)衢_發(fā)方面的主要貢獻(xiàn)，在于1967年首次論證了雙循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的可行性，并在科拉半島打出了深達(dá)12262米的深井。如今，俄羅斯只在東北部火山活動(dòng)頻繁的堪察加半島穆特諾夫斯克山谷中建有3座地?zé)岚l(fā)電站，總體而言，該國的地?zé)豳Y源潛力尚未得到大規(guī)模的深度開發(fā)，對(duì)地?zé)岣嗟膶儆谥苯永谩?br />
“補(bǔ)水保濕”技術(shù)
幫美國地?zé)崽锘謴?fù)青春
從美國的阿拉斯加州、加利福尼亞州到墨西哥、智利一帶，屬于環(huán)太平洋地?zé)釒?，世界著名的地?zé)崽锶缑绹纳w瑟爾斯、墨西哥的普列托等就位于這里。作為世界地?zé)峒夹g(shù)的領(lǐng)跑國，美國開發(fā)地?zé)崮艿募夹g(shù)和經(jīng)驗(yàn)受到各國重視。
著名的加州蓋瑟爾斯地?zé)崽餁v經(jīng)多年開發(fā)，可以看做美國地?zé)豳Y源利用的一個(gè)縮影。位于舊金山北部的蓋瑟爾斯地?zé)崽镂恢脺\，水分容易滲過破碎的地下巖層接觸深層熱量，如此開發(fā)條件堪稱上帝的寵兒。19世紀(jì)這里的溫泉就聞名遐邇，1924年這里開挖了第一口地?zé)峋?。?jīng)過數(shù)十年開發(fā)，卡爾派恩公司在這里建了15個(gè)熱電廠，打了586口地?zé)峋?，平均井?590米，平均每85天打一口井，2012年裝機(jī)功率約為70萬千瓦。雖然這里地?zé)豳Y源豐富而穩(wěn)定，但蓋瑟爾斯地?zé)崽飶?989年起發(fā)電量突然減少了10%至24%，人們這才發(fā)現(xiàn)地?zé)崮芰坎⒎?ldquo;取之不盡”的。
原來，在經(jīng)歷了20世紀(jì)七八十年代的生產(chǎn)高峰期后，蓋瑟爾斯地?zé)崽飵r層中的水分沒有得到及時(shí)補(bǔ)充，所以大大影響了蒸汽產(chǎn)出量。找到癥結(jié)之后，地?zé)崽锕芾矸?995年啟動(dòng)了蓋瑟爾斯東南排水管道工程，從1997年開始通過數(shù)十公里長(zhǎng)的管道，將萊克縣的廢水引過來灌入地?zé)崽锷钐帲刻?00萬加侖（約34000噸）。2003年啟動(dòng)的圣羅莎回灌工程，每天可以通過管道向地?zé)崽锕嗳?100萬加侖（約41600噸）處理過的廢水。經(jīng)過“補(bǔ)水保濕”，蓋瑟爾斯地?zé)崽锘謴?fù)了青春，發(fā)電量明顯提升。
從整個(gè)美洲大陸看，南美開發(fā)地?zé)岬哪_步明顯落后于中美洲和加勒比海國家。地震頻繁的智利擁有全球最長(zhǎng)的火山鏈和世界約10%的活火山，潛力極大，但開發(fā)嚴(yán)重滯后。智利地?zé)崮茉磪f(xié)會(huì)負(fù)責(zé)人貢薩洛·薩爾加多曾無奈地說：“地質(zhì)構(gòu)造賦予了智利無與倫比的優(yōu)勢(shì)，但我們卻白白浪費(fèi)了這么多年。”
美國地?zé)崮茉磪f(xié)會(huì)（GEA）公布的數(shù)據(jù)顯示，大部分中美洲國家都已啟動(dòng)了國內(nèi)的地?zé)衢_發(fā)，并取得了相當(dāng)不錯(cuò)的成績(jī)。例如，薩爾瓦多和哥斯達(dá)黎加的電力生產(chǎn)中分別有25%（20.4萬千瓦）和12%（16.3萬千瓦）來自地?zé)幔峒永虾臀５伛R拉這樣的小國也分別擁有8.7萬千瓦和4.95萬千瓦的地?zé)嵫b機(jī)容量。
澳大利亞地?zé)崮軆H開發(fā)百分之一就夠全國人口用兩萬多年
大洋洲也處在環(huán)太平洋地?zé)釒稀Ｔ谛挛魈m，最早的居民毛利人很早就會(huì)利用地?zé)嶙鲲?、洗衣?9世紀(jì)，歐洲移民大量來新西蘭后，很快發(fā)現(xiàn)用原始的熱交換器就能取得適合于各種用途的干凈熱水。今天，地?zé)嵋驯恍挛魈m廣泛應(yīng)用于家庭、醫(yī)院、公共設(shè)施以及包括養(yǎng)豬、溫室種植、造紙等產(chǎn)業(yè)。1958年開始發(fā)電的新西蘭懷拉基熱電廠世界聞名，全國目前有11個(gè)地?zé)犭娬景l(fā)電，2個(gè)在建，地?zé)嶝暙I(xiàn)了全國發(fā)電量的1/10。
路透社在2008年的一則報(bào)道中說，如果澳大利亞可開發(fā)的地?zé)崮苤袃H開發(fā)1%，其電能就夠該國用上26000年。但與如此巨大的潛力不相稱的是，目前澳大利亞只有一座功率很小的地?zé)犭娬荆?0千瓦），地點(diǎn)在伯茲維爾。澳大利亞為改變這一落后局面，制定了雄心勃勃的勘測(cè)項(xiàng)目和發(fā)展規(guī)劃，對(duì)地?zé)崮茉撮_發(fā)的投資也在不斷增加，政府已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，地?zé)崮艿拈_發(fā)利用對(duì)于已在《京都議定書》上簽字的澳大利亞非常重要。
非洲地?zé)豳Y源集中于東北部。2010年聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署的評(píng)估報(bào)告認(rèn)為，包括莫桑比克在內(nèi)的東非大裂谷周邊國家有利用地?zé)崮臧l(fā)電400萬千瓦的潛力，整個(gè)非洲大陸擁有的地?zé)岚l(fā)電能力至少在年700萬千瓦以上。
在非洲，肯尼亞在開發(fā)地?zé)崮芊矫孢b遙領(lǐng)先，目前已建了5個(gè)熱電廠，到2010年具備了16.7萬千瓦的裝機(jī)容量。去年，肯尼亞為奧爾卡里亞地?zé)岚l(fā)電第四期及一期擴(kuò)建項(xiàng)目舉行了開工典禮，這個(gè)地?zé)犭娬灸臧l(fā)電能力將于2014年達(dá)到43萬千瓦，將是非洲最大的地?zé)岚l(fā)電站?？夏醽営?jì)劃到2030年實(shí)現(xiàn)年地?zé)岚l(fā)電能力500萬千瓦的目標(biāo)，對(duì)比目前全球地?zé)岚l(fā)電量最大的美國（年地?zé)岚l(fā)電能力300萬千瓦），可謂雄心勃勃。
中國已有2000多眼地?zé)峋?br />
地?zé)岚l(fā)電站設(shè)備老化待更新
歐亞板塊與非洲、印度板塊的碰撞邊界，就是地中海、喜馬拉雅地?zé)釒В瑬|南亞是這一區(qū)域的熱點(diǎn)。
印尼境內(nèi)有火山400多座，其中活火山100多座，地質(zhì)活動(dòng)頻繁。1982年，印尼在爪哇島卡莫章火山建造了第一座地?zé)岚l(fā)電廠，如今有7座地?zé)犭娬景l(fā)電，西爪哇省的哇揚(yáng)文度發(fā)電廠在全球地?zé)犭娬景l(fā)電能力排行榜上名列第三。但印尼的地?zé)岚l(fā)電能力現(xiàn)階段遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于菲律賓。據(jù)法新社報(bào)道，印尼共擁有250多處可供開發(fā)的地?zé)釁^(qū)，而真正投入開發(fā)的只有7處，資金缺乏是印尼開發(fā)地?zé)岬囊淮笳系K。
菲律賓是世界第二大地?zé)崮茉撮_發(fā)大國，7座地?zé)犭娬疽?90萬千瓦的發(fā)電能力提供了國內(nèi)12%的電力。該國政府對(duì)可再生能源項(xiàng)目的大力支持和鼓勵(lì)政策，大大促進(jìn)了地?zé)豳Y源的開發(fā)利用，這些優(yōu)惠政策包括賦稅優(yōu)惠期和免稅政策。2011年，菲律賓對(duì)10處地?zé)豳Y源開發(fā)項(xiàng)目進(jìn)行招標(biāo)，這些合作總共將開發(fā)62萬千瓦的地?zé)崮茉础?br />
我國地?zé)豳Y源潛力接近全球的8%，但是我國的地?zé)嵋灾械蜏刭Y源為主。國家科技部估算我國深度2000米以內(nèi)的地?zé)豳Y源熱能相當(dāng)于2500萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，初步可以開發(fā)其中的500億噸。我國地?zé)豳Y源主要分三類：（1）高溫對(duì)流型，主要分布在滇藏及臺(tái)灣地區(qū)，可裝機(jī)潛力600萬千瓦；（2）中低溫對(duì)流型，主要分布在東南沿海地區(qū)；（3）中低溫傳導(dǎo)型地?zé)豳Y源，主要埋藏在華北、松遼、蘇北、四川、鄂爾多斯等大中型沉積盆地之中。目前中國經(jīng)正式勘察并審批的地?zé)崽餅?03處，全國已打成地?zé)峋?000多眼。我國一度建有10余座地?zé)岚l(fā)電站，總裝機(jī)容量達(dá)2.8萬千瓦，但由于設(shè)備老化等原因，現(xiàn)在發(fā)電能力已經(jīng)降到2.4萬千瓦，居世界地?zé)岚l(fā)電量第18位。
（本文在寫作過程中，參考了國家科技部《中國地?zé)崮芾眉夹g(shù)及應(yīng)用宣傳冊(cè)》以及國際地?zé)釁f(xié)會(huì)、蓋瑟爾斯地?zé)崽铩H能源署、美國地質(zhì)調(diào)查局、美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室等網(wǎng)站的信息，在此說明并致謝。）
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