山东发现"可供中国使用3800年"的清洁能源？先了解这个真相-科技前沿-资讯-智能装备网

来源：科普中国

本文专家：郭光星，能源领域工程师

2020年9月22日，我国在第75届联合国大会上正式提出2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和的目标。

双碳政策的实行使得传统化石能源备受冲击，而太阳能、风能等清洁可再生能源则又迎来了一波发展机遇。

近日，一些媒体称，山东发现新能源“巨大宝藏”，储量大约相当于180亿吨煤炭，可供中国使用3800年。

其实，早在2016年和2019年，就有此报道。

然而，是否真的可供使用3800年还有待探讨。此外，虽然干热岩储量大、无污染，但想要挖掘并利用它并非是件易事，中国现在只是处在勘探和基础研究阶段。

干热岩到底是什么呢？

横空出世的干热岩？

干热岩，顾名思义，它是一种干燥、高温的岩石，大部分为中酸性侵入岩，一般温度大于180℃，埋藏在数千米深的地下，其内部没有或仅有少量致密流体。

与太阳能、风能等常规的新能源不同，干热岩来源于地球内部（地热能），因此不受气候影响，发电也更为稳定。

由于干热岩的温度很高，发电过后的尾水仍能达到70~80℃，因此还可以用于供暖，它似乎是未来最具潜力的新兴能源。

据估算，全球干热岩的资源量是所有煤、石油等化石能源的近30倍，根据地热学规律，距离地表越深，温度越高，因此，只要能够开采得足够深，干热岩的能量是不可限量的。

但另一方面，地热能又是极其危险的，一旦失控将会引发火山爆发或地震。

尽管我们已经可以通过技术手段“驯服”一部分地热能，例如，温泉就是生活中最常见的地热能利用形式，整个过程是非常环保，并且可以长时间源源不断地获取能量，但干热岩的利用和温泉又有很大的区别。

干热岩如何开发？

距地表3千米以下的地壳，主要由火成岩和变质岩组成，特点是有足够的温度，但缺乏孔隙，这些岩体并不是真的“干”，只是流体含量（含水量）不够。

根据成因和产出条件的不同，地热能可大致分为水热型和干热型两类。温泉就属于水热型地热能，它通过对水热系统中流体的开采即可获取地热能。

而干热岩结构紧密，内部裂隙较小，不含或仅含少量流体，属于干热型地热能，实际上，绝大多数的地热能也都是干热型，而通过人工压裂形成增强型地热系统，才能开采利用这部分地热能。

干热岩的开发原理并不复杂，简单地说，就是给地球装上一个“热水龙头”。

首先，在储存干热岩区域的地面上打一口竖井，当它到达干热岩层后，封闭井孔并向井中注水，使井中产生高压。由于岩体致密，高压水会使岩体产生裂缝，而随着低温水的不断注入，裂缝便会不断增加、扩张，并相互连通，最后形成一个面状的储热空间。而这些注入的水沿着裂隙运动，它们与周围的热岩石发生热交换，变为了高达200-300℃的高温高压的水汽混合物。

之后，在这个储热空间上继续打井，将高温水汽传输到地面，用于地热发电和热能的综合利用，利用之后的温水又可以注回井中，回灌到干热岩中进行循环利用。

这个过程就是在利用地热来“烧开水”，将凉水变为热水，原理上并不复杂，但是现有的勘探技术无法钻取到地球的深层，只能对埋藏较浅的干热岩进行开采。

当然，在进行开采之前还需要做好充足的准备，了解整个资源的分布以及确定岩石缝隙的走向，有利于实现较高的能量转化率和较低的成本。

干热岩开发有哪些尝试及挑战？

不知不觉，干热岩的研究历史也即将跨过半个世纪，但大多只局限在欧美、日本、澳大利亚等发达国家，它们建立了多处开发利用试验研究基地。而我国在高温岩体地热的开发研究起步较晚，目前仍处于探索实践阶段。

2012年，我国启动了863计划，正式开展干热岩的热能开发与利用项目。

经过资源勘探和技术可行性分析，位于青海的共和盆地是干热岩开采条件最优质的地方，地下4千米的温度能达到200℃，是一块绝佳的干热岩基地。我国也在这里打下了第一口干热岩井，探明了干热岩资源。

随后，又在海南福山等地进行打井。然而，受限于高温钻完井等核心技术，我国所钻干热岩井均属于勘探井，并没有开发井。

虽然干热岩储量大、无污染，但由于深部钻探技术的不成熟、压裂的高昂成本，它的开采难度极大，放眼全球，真正成功运行的干热岩项目屈指可数。

干热岩利用还可能有哪些问题？

尽管干热岩开发仍然处在初级阶段，距离大规模利用还有很长的路要走，但另一方面，我们需要提前考虑到它会带来哪些危害。

其中，因为压裂岩体时需要施加巨大的力量，改变了天然的应力场，再加上人工活动会让裂隙活化，因此干热岩的开发可能会诱发地震。此外，还有理论认为，干热岩开采可能会提前透支地球的保温机制，加速地球的冷却，也许这只是杞人忧天。