上世纪中期,一位研究油田工程的伯克利教授发现,地热资源的储量竟然不低于全球石油、天然气、煤炭等化石能源的总和,因而有人开始考虑利用热能来发电。
而在全世界各地,主要有三种地热资源,分别是热泉、蒸汽的地热资源,干热岩的地热资源。
众所周知,热泉、蒸汽的地热资源利用历史较悠久。
那么相对而言,干热岩的地热资源又是什么?
干热岩能够利用吗?
干热岩,属于一种岩石,形成这类岩石的地质条件是在6000米以上的深层地焦虽然温度都在200℃以上,但是石头并不会融化,却是非常坚固的。
由于这一类地热资源非常普遍,而且储量非常大,因此很快就引起了地热资源的研究热潮。
那么干热岩的地热资源有着怎样的性能?
在5000米以下地壳温度上升一般是每100米上升300℃,这个上升速度也是常见的油气田中气压的上升速度。
所以综合来看,如果地热资源超过了2500米,那么可以利用的地热资源将会非常多,往往这种热源能够增长一倍。
那么根据上面的这种数据来看,几乎所有的干热岩地热资源都是可以利用的。
但是实际上,把地热资源利用起来,利用的是热能,热能与热量这两个依旧是不同的,热量是气体或液体分子运动的能量,而热能是热量可以转化成其他形式的能量。
为了将热能转化未来的热量,就需要外部能量或者环境中的能量来进行热能的导引,这就会导致一些热能浪费。
干热岩则是利用地热资源,并且优点明显。
在市场上比较常见的地热资源,以及应用于地热能发电的热水池,但是这种热水池也是一种比较浪费的方式,因为热量是需要传导过程的,等到热量传导到了地表后,这时候热量就会受到空气的流动以及温度的影响。
而干热岩地热能够在源头处就能够将地热资源利用起来,一般地热资源在地面上就有,而干热岩地热资源需要深度超过2500米才能得到,因此非常适合利用干热岩发电。
因此干热岩发电不仅更加节约能源,而且相比于蒸汽地热发电,干热岩的效率更高。
美国之所以成为干热岩地热资源研究的中心,最主要的原因就是美国干燥的气候以及地下的热源非常适合干热岩的研究,美国研究员利用这一特别的优势,长期在干热岩地热资源上进行研究。
干燥的气候能够减小热量的的散发,因此可以更方便的研究干热岩的地热资源。
而美国的大部分地下热量往往都超过了2500米以上,这也使得美国的干热岩资源能够大量的利用。
美国的研究人员将所有地下2500米以上的地热源和干热岩来源进行统计后,将其总量计算后,得出了一个惊人的结论,他们得出结论是地球最常见的干热岩类型就是花岗岩。
而我国这种干热岩的类型却是属于超酸性火山岩,这种类型的地热资源同样也是能够进行利用的。
而美国的干热岩资源总量为2.1儿十六次的煤炭热能。
意味着并且这仅仅是美国的地热资源,如果加上其他国家的话,那么地球所拥有的干热岩资源将会超过地球的煤炭热能总和的2万倍。
美国将全球的干热岩热能资源储量进行总结后,得出每年地球都会产生热量,而这种热量是与地球重量有关,根据总结美国认为全球的地热资源能够满足全球40万年的用能。
因此地热资源这种清洁能源是非常适合用来进行发电的。
而地热资源的零排放让这种能源的价值非常高,不仅对环境没有污染,而且能够产生极高的价值。
众所周知,地下的地热资源并不是源源不断的产生的,这种热能产生的原因是地球在远古时期产生的,而地球也是在不断的散发热量的。
在上千万年前,我们的地球是一个高温的球体,我们的土地上也是没有生命的,而地下的热量来源主要是地球的热核反应产生的。
地球的内部有很多的放射性元素,而这些元素在放射后会释放出大量的热能。
这些大量的热能就会往地面传递,也就产生了地热能源这种形式。
而干热岩地热资源就是我们通过这种地核反应所获得的热能。
那么我们如何将这种热量转化为电能呢?
美国研究人员研究干热岩地热资源是在1971年到1984年间,此后美国就对地热资源进行了系统的研究,而且重点还是在干热岩地热资源上。
会将热源带到地表是非常困难的,因为一般情况下,我们将热源带到地表只能使用热水池,而热水池很难让热量传递的均匀。
所以美国研究人员就开始思考如何将热源带到地表,也就是地热资源发电的原理。
美国研究人员开发了一种技术,就是我们现在所常说的双井双管技术,其原理非常简单。
在地底千米左右的热源处打一个热源井,而在附近打一个冷水井。
从热源井中往外抽热水,然后将热水输送给地热能发电机组,发电机组通过热换器,将热能转化为电能。
而用完热能后,将其导向冷水井,然后将冷水往热源井中导,这样就会形成一个循环的过程。
由于双井双管技术可以在地表将热源和冷水分开,因此可以让热源更好的运转发电。