地?zé)崮茉匆驗槠淇稍偕院蛷V泛的空間分布模式,已經(jīng)步入由水力、生物質(zhì)能、太陽能、風(fēng)能等組成的可再生能源行列。現(xiàn)在正處于能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期,各國都在追求更清潔、更環(huán)保、更節(jié)能、更便利的能源使用方式。一種新型地?zé)豳Y源──干熱巖(英文稱“Hot-Dry-Rocks”),通過增強型地?zé)嵯到y(tǒng)(以下簡稱“EGS”)從幾千米深的地下汲取熱量,再發(fā)電用于地面上的電氣設(shè)施。干熱巖中儲存的大量熱量,使其成為一種可用于發(fā)電的清潔可再生能源,在國內(nèi)外已經(jīng)成為發(fā)展新能源的重點對象。
干熱巖及增強型地?zé)嵯到y(tǒng)的由來
干熱巖的概念最早由兩位美國科學(xué)家(莫頓和史密斯)于1970年提出。全球范圍內(nèi)最早的干熱巖研究項目設(shè)立于美國墨西哥州的芬頓山,該項目于1972年開始建立,成為世界上第一個將干熱巖理論變成現(xiàn)實并在此基礎(chǔ)上提出增強型地?zé)嵯到y(tǒng)的項目,截至今日依然是研究人員在進行干熱巖開發(fā)和增強型地?zé)嵫芯繒r可借鑒的模型。簡單來說,干熱巖即為一種資源理念,描述地球內(nèi)部結(jié)晶高溫巖石(無水或水含量低)中所含的能量資源,這些巖石因地層中放射性元素的衰變而被加熱,也可以看作是這些巖石儲存了由“自然核電站”產(chǎn)生的熱能。EGS則是指通過水力壓裂等工程手段在地下深部低滲透性干熱巖體中形成人工地?zé)醿?采出相當數(shù)量熱能的人工地?zé)嵯到y(tǒng)。
著名的芬頓山項目誕生
對增強型地?zé)岬难芯颗c開發(fā)已有40年的歷史,早期成長在美國、英國、法國、日本、澳大利亞等國家。美國的芬頓山項目是世界上第一個嘗試在地下深部建立工業(yè)規(guī)模干熱巖熱儲的EGS系統(tǒng),位于墨西哥州的中北部。
該工程的建造分為了兩個階段:第一階段(1972~1980年)開發(fā)的熱儲溫度為200攝氏度,深度為3千米,建立了世界上第一座60千瓦的干熱巖地?zé)岚l(fā)電站;第二階段(1979~2000年)熱儲溫度為300攝氏度,深度為4千米,但遺憾的是,由于種種原因,該場地并未發(fā)電投產(chǎn),在2000年被完全廢棄。
該項目勾勒出了一個新型的地?zé)衢_發(fā)模型,旨在發(fā)展從高溫結(jié)晶或變質(zhì)巖體中經(jīng)濟開采熱能的方法。但在實際開采中卻遇到了很多問題。盡管最后對于芬頓山地?zé)崮茉吹拈_發(fā)并沒有發(fā)展成商業(yè)規(guī)模的干熱巖地?zé)峁こ蹋陂_發(fā)的過程中確實催生了一批用于干熱巖地?zé)衢_發(fā)的技術(shù)和設(shè)備,同時證明了人工建造熱儲所需的地質(zhì)工程和鉆探技術(shù)的可行性。不僅如此,從芬頓山工程中,研究人員收獲了大批經(jīng)驗,可以應(yīng)用到之后的地?zé)衢_發(fā)項目中去。
世界上最成功的EGS項目
芬頓山的地?zé)嵫芯宽椖?,對于世界各地的地?zé)嵫芯空邅碚f,就如同敲開了新世界的大門。在這一項目的理念和已成型技術(shù)的指導(dǎo)下,新的EGS建設(shè)項目如同雨后春筍般涌現(xiàn),各國紛紛投入到對于地?zé)徇@種既清潔又可再生的能源的研究熱潮中來。例如緊接著芬頓山項目出現(xiàn)的英國Rosemanowes項目、日本的Hijiori和Ogachi項目、法國舒爾茨Soultz項目以及澳大利亞的庫珀盆地和亨特山谷項目等。其中最有名的當屬法國的舒爾茨項目,該項目是世界上最成功的EGS示范項目,是歐盟委員會與法國、德國和英國能源部的合作項目。
盡管該項目不能與芬頓山項目同期而語,但卻是迄今為止的第一個以發(fā)電為目的的商業(yè)化干熱巖項目。它的成功之處不僅在于解決了部分之前對干熱巖資源熱能開采的技術(shù)瓶頸(包括打井可成為一種可行性替代法來維持流量以及再次證實天然裂縫是油氣成藏的控制特征),更成為了干熱巖研究歷史上的關(guān)鍵一步,標志著地?zé)崮茉丛诓痪玫膶硪矔浞謪⑴c到發(fā)熱和發(fā)電中來,成為人類能源體系中的一部分。
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