乾熱岩發電是甚麼?它將改變中國能源格局?

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  新能源是近年的熱門話題,但當中的「乾熱岩」卻極少被提及。乾熱岩到底是甚麼?如何用於發電?它為何被認為有可能改變中國,甚至世界的能源格局?

 

乾熱岩藏於地下數千米 達180度以上

  在自然規律下,地層愈深處溫度就會愈高,而乾熱岩就是指主要埋藏於地底數千米以下固態高溫岩體,其溫度通常在180度以上,屬於新型地熱資源;地熱資源相對較為人知道的是水熱型地熱,溫泉就是例子。

  據報道,全球陸區乾熱岩資源量相當於4,950萬億噸標準煤,其中距離地表3,000至1萬米處的乾熱岩,所蘊含能量已相當於全球石油、天然氣和煤炭所蘊藏能量的30倍,潛力非常巨大。

  延伸閱讀:用太陽能不分日夜 光熱發電是甚麼黑科技?

唐山的乾熱岩項目2021年6月實現試驗性發電,是中國首次實現乾熱岩試驗性發電。在此之前兩年,當局在唐山海港經濟開發區3,965米深度,鑽獲了京津冀地區埋藏最淺的乾熱岩。(網上圖片)

  上世紀70年代石油危機期間,美國就率先着手研發利用乾熱岩。目前除了美國外,法國、日本等多個國家,都建有利用乾熱岩發電的試驗研究基地。

   相比之下,中國相關研究起步要晚得多,直到本世紀第二個10年才真正開始,現正努力追趕,例如位於河北唐山的乾熱岩開發關鍵技術研究與示范項目,2021年已實現試驗性發電;這也是中國首次實現乾熱岩試驗性發電。

  其實中國的乾熱岩資源「家底」是非常豐厚的,估計相當於856萬億噸標準煤,佔了世界的大約六分一。

打深井用水循環把乾熱岩熱能帶上地面

  這些乾熱岩資源主要分佈於青藏高原、松遼盆地、渤海灣盆地、東南沿海等。當中青海的共和盆地的乾熱岩開採條件最好,在地下4,000米深度 ,地熱已高達200度。

  另外,當局在2016和2019年,相繼在山東威海、日照等地發現乾熱岩富存區,後者的資源量折合標準煤超過187.79億噸,如果能充份利用,足以改變中國和世界能源格局。

  那乾熱岩是如何被利用,或者說它是怎樣能變成電?

  乾熱岩不像煤和石油那樣要從地下開採出來,它更像一個天然的「地下鍋爐」。

乾熱岩就像利用天然「地下鍋爐」,它用於發電不會造成大污染。

  目前各國較常見的做法,是從地面向下打一口到達乾熱岩岩層的「注入井」,然後往裏面高壓注入低溫水。

  這時水的壓力會使岩層產生很多裂縫,或讓原有的裂縫擴大,最終大量裂縫相互連通,形成一個人造的地下儲存空間。

  此後不斷注入的低溫水會被灼熱的乾熱岩加熱,變成高溫高壓水,或是水和蒸氣混合物,並從另一邊打好的「生產井」抽出到地面,然後通過熱交換推動汽輪發電機,用以發電。

  發電後溫度降低的水會重新經「注入井」進入地下乾熱岩層,再開始另一個循環。

乾熱岩發電利本低 惟技術存在「瓶頸」

  在這種運作模式下,乾熱岩發電幾乎對環境不造成大污染,也非賞安全,而且這種地熱能利用,不受白天黑夜,或是季節變化影響,比太陽能、風能、潮汐能穩定得多。

  與此同時,乾熱岩發電成本也很低,據報道,它僅為風力發電的一半、太陽能發電的十分之一。

  既然乾熱岩又多又好用,那為甚麼不大力開發?原因是乾熱岩的開發技術還未成熟,「瓶頸」仍然很多。

乾熱岩發電仍在探索之中,但相信有廣闊前景。圖為唐山乾熱岩項目,工作人員進行鑽探施工。(網上圖片)

  這裏的一大難題,是現有技術無法鑽取到地球比較深層地方,所以目前只能對埋藏比較淺、地形地貌比較簡單的乾熱岩進行開採,規模受限制。類似這些問題,仍有待科學家們繼續研究和克服。

  最後順便一提,上文說到山東發現熱岩富存區,一些媒體報道相關消息時,聲稱187.79億噸標準煤的資源,足夠中國使用3,800年。這數字相當驚人,但應該是搞錯的,因為中國2021年全年能源消費總量,已達到52.4億噸標準煤。

  事實上,考慮到技術、經濟效業等因素,資源的儲量也絕不等同於可用量;以國際標準計算,實際可用資源大約只佔儲量的2%。

  延伸閱讀:河北唐山:京津冀地區鑽獲埋藏最淺乾熱岩

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