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利用地球内部热量取暖,不用等 100 年,其实现在就可以

图片:Louis Maniquet / CC0

100 年后利用地球内部热量取暖可能么?

云舞空城,地质喵

利用地球内部热量取暖甚至发电的技术早就有了。

例如冰岛的地热发电和地热取暖,西藏羊八井的地热发电。还有我之前住过的某个小区使用地热提供生活热水。

之所以没有大规模推开使用,主要是因为并不是所有的地区都有深度如此浅的地热资源

用更简单的话说,岩浆距离地面近的地方太少。

冰岛整个岛就是个大号的热点(hotspot)火山;羊八井地区位于地质活动较活跃的亚东 - 谷露裂谷,地表有大量温泉、间歇泉;我住的那个小区附近就是一个著名温泉。

地下越深处温度自然是越高的,但“热源”的埋藏深度直接关系到开发成本。利用地热技术的关键是打井和注水,钻井成本是一条重要的制约因素。除了钻井深度对技术要求高之外,地形也对井场的选择有重要的制约。


在中国,地热资源最发达的地方是青藏高原,但这里同时也是生态极端脆弱、地形非常复杂的环境。钻井过程和建设地热电站对生态的冲击必须加以考量,而且当地缺少重型工业,人口密度也低,存在资源与市场的严重错位。例如去年的新闻,在青海共和盆地 3750 米处钻遇温度在 275 度的干热岩资源,这个发现并不以外,问题是不好大规模开发【1】。

在我国东部,关键的难题在于地热资源埋深太大,也就山西盆地(想一想大同的死火山)、东北部分地区(想想五大连池)、环渤海湾地区(活跃的裂谷盆地)、云南局部(想想腾冲火山)还有华南少数地区能在 8 公里深度钻遇具有中等开发价值的地热资源。

至于台湾,资源是好,但就是山多……然后,先解决一下菜省长吧。

(注意:这里只是平均情况,并不能体现一些由断层活动或其他地质因素造成的地热资源较浅的局地异常)

但大多数人对于打一口 8 公里 + 的钻井所需要的成本没有概念。

我国 8000+ 的钻井目前仅分布在塔里木北部,成本以亿元计算——而这还是由于当地有数千米厚的盐岩地层时的成本,如果把这普遍几千米厚的“黄油一般柔软的盐岩”换成坚硬的岩石,成本还要翻几倍

我这里还没有讨论钻井的失败率,实际上对钻探有所了解的人都知道,没有哪一口井能完完整整不出差错的一口气打到底。有时候打着打着一个亿扔进去了,啪叽,井下事故,地下 3000 米的井段废了,侧钻吧。我还接触过一口井,都花了两年时间钻到 7000 米左右了,结果在井口附近发生严重事故彻底报废……后来只能在边上几百米外重新钻井,打到 8000 多米。

至于 10 公里深的地热资源,先把已经吹过牛皮的“万米钻机”拉出来真刀真枪的在坚硬地层里打一口万米垂深的井再说吧。

苏联都凉凉了这么多年,但世界最深钻井记录仍然是苏联人钻的科拉超深井,最大井深有 12262 米,垂直深度超过 12 公里。


因此,总结一下,制约中国现阶段地热资源利用的原因其实就是很简单的两句话:

1.资源丰富、易于钻探的地方生态脆弱、资源与市场严重错位,并不值得大规模开发;

2.市场需求大的地区资源埋深过大、钻探难度过大,尚不具有大规模开发的技术和经济前提。

未来一百年,除非钻井技术发生重大突破,前述第二点制约并不会发生重大变化。

至于国外……世界各地地热资源禀赋各不相同,冰岛人民享受清洁地热资源已超过半个世纪,而马尔代夫(珊瑚岛)人民想都不要想。

【1】重大突破!我国首次钻获温度最高的干热岩 或将改写传统能源版图!?

【2】中国大陆干热岩地热资源潜力评估[J]. 科技导报, 2012, 30(32):25-31.

【3】Serena Yu:一直往地下挖会发生什么奇怪的现象?

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