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地热——身边的清洁能源
来源:互联网 发布时间:2019-07-16 14:22:29 [字体:+ 放大 | + 减小]

地热成因

地球深部是什么样子?凡尔纳的科幻小说《地心游记》,将地球内部描写的光怪陆离,有波涛汹涌的大海、巨大的蘑菇林和摄人心魄的岩浆崩裂等等。自古以来地球内部就是一个神秘的存在。随着科学技术的不断进步,对地球内部的不断深入探索,它逐渐清晰的呈现在人类面前。

 

现实中的地球本身就像一个大锅炉,深部蕴藏着巨大的热能。在地质因素的控制下,这些热能会以热蒸汽、热水和干热岩等形式向地壳的某一范围聚集,如果达到可开发利用的条件。就成为了具有开发意义地热资源。

 

一般来说,越往地下温度越高,从地球表明往下正常增温梯度是每1000米增加25-30摄氏度,在地下约40公里处温度可达到1200摄氏度,据科学家推测,地球中心温度可高达6000摄氏度!地热就是地球内部蕴藏的能量。

 

地热家族

地热资源包括浅层地热能、水热型地热资源和干热岩资源,三者构成了地热大家族。其中靠近地表的是浅层地热能,它的热量来自地球表层、地球内部传导或者对流的热量以及太远能辐射的热量,储存于地下200m深度范围内的水体、土体和岩石中,温度低于25,采用热泵技术可提取用于建筑物供热或制冷等;其次是家族里的中流砥柱水热型地热资源,是指赋存于天然地下水及其蒸汽中的地热资源,它是通过地下水在岩层空隙中吸收的热量,储层在深部岩层中的空隙中,温度一般不低于25摄氏度;最后提到的必须是地热家族中潜力巨大的干热岩资源,主要埋藏于距地面3—10千米的高温岩体,一般温度大于180摄氏度,内部含流体或仅有少量地下流体的高温岩体。三种类型从浅部到深部,共同构成了整个地热家族。

图1 浅层地热能示意图

 

图2 水热型地热资源成因模式

 

地热用处

地热资源的用处很多,从最简单的温泉洗浴,到复杂的地热发电。地热资源利用方式多种多样,一般根据地热流体的温度不同进行分类,大于150摄氏度的高温地热可以用来发电、烘干和采暖;90摄氏度到150摄氏度的中温地热资源,可以用来烘干、发电和采暖;低温地热资源中,60摄氏度到90摄氏度的热水可以用来采暖、理疗、洗浴和温室,40摄氏度到60摄氏度的温热水可以用来理疗、洗浴、采暖、温室和养殖,25摄氏度到40摄氏度温水的可以用来洗浴、温室、养殖和农灌。

图3 地热资源开发利用方式

 

在这些利用方式中,应用最为广泛的是“地热供暖”。地热供暖的优势在于绿色环保、一机两用、安全可靠、运行和维护费用低。

 

要进行供暖,首先需要把地底下的给取出来,地球内部储存热的介质有水和地层。在地热供暖过程中,一般利用热储层中的热水。用开采井抽取地下热水,经过前期处理后输送到换热站,将热水的热量从换热站提取出来。换热后的热水通过回灌井回灌到地下热储层,在储层内重新升温变成热水。也就是通过水作为载体,先开采、再回灌,取热不取水,在开发利用的同时,保障资源的可持续性。


我国地热资源分布广泛,服务国家重大建设

地热资源的环保可持续性,可以为节能减排、雾霾防治提供绿色清洁能源保障。我国地热资源分布广泛,现有地热开采井5818眼,温泉2334处,中低温资源年可开采量折合标准煤18.5亿吨,可为11亿家庭提供清洁供暖。主要用于供暖、种植、养殖和旅游疗养等,发电潜力150万千瓦。西南地区高温地热资源发电潜力为712万千瓦,够一个家庭用电4700年。年可开采量折合标准煤1530万吨,可供一大排量汽车绕地球跑345圈。

雄安新区地热资源丰富,具有埋藏浅、温度高、水质好和易回灌等特点,其中容东片区范围内深层地热资源丰富,年可采资源量折合标准煤3.71万吨,可以支撑300万平方米的建筑物供暖需求。在雄安新区的规划建设中,提出了采灌均衡、深浅联用、清洁高效、永续开发的地热资源开发利用模式,打造地热规模化、可持续高效利用的全球样板,构建蓝绿交织、清新明亮、水城共融的生态城市。为京津冀协同化发展提供能源保障。

图4 雄安新区地热资源综合利用

 

地热资源是一种储量大、分布广和开发利用安全、稳定清洁和高效的可再生能源。相信,未来随着科学技术的发展和进步,地热资源会更加广泛的应用于人类生活,服务于整个社会建设。地热资源是地球奉献给人类的又一个能量宝库,有其不可估量的前途。


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