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地球上其实还存在着一种无尽能源,就藏在地下!你知道是什么吗?

就目前人类常用的能源而言,如煤、石油、天然气等,这些都被认为是不可再生能源。虽然很多国家不停地发现这些能源的新矿场,但人类文明还要延续下去,这些能源早晚会被开采殆尽。

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化石能源基本属于不可再生资源

那么有没有一种能源能取之不尽用之不竭呢?

当然有,并且美国现在就正在开发这种无尽的能源,据悉如果大规模投入使用,人类可以23亿年不用再为能源发愁

这种能源就是地热能源,是一种新型的清洁能源,能发电,能供暖,能提供饮水源,还能当医疗资源使用等等,用途非常广阔。

地热能的应用领域十分广泛

地热——人类的无尽能源

众所周知,地球的内部就像一个不停在燃烧的超高温大锅炉,因此地热能源是可以再生的,它的来源是地球内部的岩浆及其他放射性物质的衰变

地球的最里面是地核,地核是个硕大的铁球,温度有6000度之高,地核的外面覆盖着一层滚烫的岩浆。

当地震发生时,地球内部的这些能量就会从地壳的裂缝中散发出来。虽然岩浆我们很少见,但天然温泉很多人都见过,这就是典型的地热资源。

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地热能来自地球内部

地壳表面有一个恒温层,我们市政的水管、天然气管道等,就埋在这个位置,可以防止太阳暴晒导致的管道爆炸问题。

而过了恒温层再往下走,就到了增温层。

增温层的温度受地球内热活动控制,并且深度越往下,温度越高。大概深入地下15公里的样子,随着深度越往下100米,温度就会增加3度。

地核的不同区域温度不同

不过,根据地理环境的不同,地热温度的增加幅度也会有所区别。在地热温度有明显增高的地区,我们把它称为地热异常区,这种地区就是最适合开发地热能源的区域,比如地震火山带。

以美国的黄石公园为例,这里就是开发地热能源的好地方。黄石公园有地球上最大的火山口,公园里有10000多个温泉,还有间歇泉、蒸汽池、喷气孔等等自然景观。

美国黄石公园有10000多个温泉

当然,除了美国,我国也有相对丰富的地热储量。目前我国已经探明的地热能源在全球能源总规模中占7.9%的份额。如果换算成煤炭资源的话,相当于有4626.5亿吨之多

我国的地势西高东低,中西部地区海拔升高,地势明显升高,就是因为这部分区域大多数属于欧亚板块隆起和沉降的地方,这里的地下就蕴含着丰富的地热资源。

如何开发地热能源?

不过,地热资源虽是足够的,但想要大规模地开发出来却不是件易事。因为要开发地热能源得往地表以下挖两万米,这不是件简单的事。

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要开发地热能源就需要从地表往下挖两万米

1970年,苏联曾制定了一个挖穿地球的计划,当时他们以为只是在地上钻个洞一直挖就行了。结果,这个洞挖到1983年,挖到12000米时却挖不动了。修整了一年后,苏联从1984年恢复挖掘计划,又挖了10年,挖到1994年,这个洞的深度才新增了226米。这次,他们终于放弃了。

而在后来的石油勘探中,俄罗斯虽然使用了先进的钻井技术,将位于库页岛的萨哈林-1号油井挖到了15000米之深,创造了世界油田之最,但也没能达到开发地热能源的20000米深度。

而之所以如此,主要还是因为地表越往下走,岩石就越硬

俄罗斯的科拉钻孔点最终被封闭了

地表的平均厚度有17千米,主要由岩石和风化物构成,挖开了表面稍软的风化物,下面的岩石相当的硬。

而且,前文提到,地表到了增温层,温度会随深度的加深而加深,就算拥有再坚硬的钻头,还要考虑地下的温度问题,还有钻头与岩石摩擦产生的高温问题

不过此前,美国曾宣称他们新发明了一种钻头,能在萨哈林-1号的基础上再往下挖5000米,挖到能开发深层地热能源的标准

美国称新发明能够在俄罗斯萨哈林-1号的基础上再往下挖

新型微波钻井技术能够开发地热能源

2022年1月,英国的《每日邮报》发布报道称,美国一家叫Quaise Energy的科技公司研究出了一种叫“波钻”的微波钻头技术,能打破人类迄今为止的钻井极限。

这是一款利用超声波高频旋冲技术来震碎岩石的钻井方式,它与金属钻头复合使用,当金属钻头碰到挖不动的障碍物时,便启动微波钻头,超大的功率就能遇神杀神。

而且由于微波钻头并未与岩石发生接触,所以不会出现金属钻头那样的磨损和断裂。不管挖多久,挖多深,都不用担心钻头的更换问题。

美国这种微波钻头能够极大程度上避免钻头的消耗

我们常见的钻井方式是钻头旋转爆破岩石,而超声波高频旋冲钻头就是在此基础上增加了一个高频冲击作用,能将钻头的振动幅度提高到77.65%。

超声波的频率大于20000赫兹,方向性好,穿透力强,且传播距离远,我们生活中常见的超声波应用是在医学造影检查上。当将其放在钻井勘探技术上时,超声波最大的作用是测距和碎石,它集中的声能可以更有效地爆破坚硬的深层岩石。

据悉,目前Quaise Energy已经完成了三轮融资,其中最大的一次融资是4000万美元。从这个金额可以看出,微波钻探技术现在已经备受世界关注。

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微波钻探技术已经受到了世界的关注

而Quaise公司也表示,他们将很快再次启动地心探索计划,将地热能源开发提上日程。

我国的地热能源应用

值得一提的是,虽然人类现在还没能将地表挖到两万米深,但并非没有开展地热能源利用。

因为地热资源不仅仅是深层的高温热能,还有中温和低温热能。超过150度的叫高温热能,但没超过150度的地热资源也可以利用。

地热能分为高温、中温、低温三种层次

另外,陆地上也有很多容易获取的高温热能,有像火山、温泉、热水湖、硫制气孔这些地质构造的地方都可以获取。

我国比较著名的高温地热田就有位于西藏的羊八井地热田,位于云南腾冲的地热田。因为西藏有很多地质断裂带和温泉,腾冲有火山。还有我国的台湾省处于环太平洋火山地震带,也是高温热能利用率最佳的地方。

至于内陆深处,比如华北地区、京津地区的地热田则是典型的中低温地热能源

西藏的羊八井地热田

热能的利用能带来很大的经济效益,我国也早已建立了地热电站。例如羊八井地热田建成于1977年,同年9月开始发电,至今已成为西藏地区的发电主力之一

我国北方地区冬天的供暖很大一部分用的就是地热采暖,对环境保护非常友好。中西部地区的农业种植、水产养殖等需要温室孵化的,也采用了地热能源,且效果显著。

除此之外,地热中的各种稀有元素还是国防、原子能、化工领域中不可或缺的原材料。

说不定,等到能钻两万米深的微波钻头普及之后,地热资源将一步改变目前的能源结构,让人类拥有真正的无尽能源。

说不定未来地热资源能够进一步改变目前的能源结构