最近一些自媒体声称,山东发现新能源“巨大宝藏”,储量相当于180亿吨煤炭,可供中国使用3800年。这里所说的宝藏,是一种地壳较深处的高温岩体——干热岩。
事实上,早在2016年,就有权威媒体报道,山东省第一地质矿产勘查院发现了中国东部赋存条件最好的干热岩。该勘察院水文地质所主任景晓东预测,仅在威海市文登区一处,即使高温干热岩的能量只有2%被利用,也可供山东全省使用38年。
2019年,有媒体报道,该项目也在山东日照市莒县、五莲县一带发现干热岩富存区,资源量折合标准煤总计超过187.79亿吨。2017年到现在,中国煤炭消耗量平均每年在40亿吨左右,假设山东蕴藏的干热岩能量相当于187.79亿吨煤,也不可能供中国使用3800年。
对于这类新闻,中科院地质地球所地热资源研究中心主任庞忠和表示,虽然干热岩储量大、无污染,但它是一种开采难度极大的地热能。中国现在并没有干热岩的开发技术,只是处在调查和基础研究阶段。
可循环利用的清洁能源
按照地热学的基本规律,越靠近地球深部,温度越高,地表往下每走一千米,地球平均大约增温30℃。可以预见,只要开采得足够深,地球就可以给人类回馈大量的热能资源储量。一个学界常用的说法是,地壳中距地表3~10千米深处的干热岩所蕴含的能量,相当于全球石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的30倍。
德国卡尔斯鲁厄理工学院教授、地球科学研究所地热能部门主席托马斯·科尔称,距地表3千米以下的地壳,主要由火成岩和变质岩组成,它们的特点是有足够的温度,但缺乏孔隙,这些岩体并不是真的“干”,只是流体含量不够。比起温泉、地热水井这类地热形式,干热岩型地热资源占据了绝大多数地球热能。干热岩凭借巨大存储量、环保无污染、可循环利用的优势,正成为新能源中冉冉升起的新星。
如何利用大山深处的温度
干热岩将来主要的用途是发电,就是将地面的冷水注入到地下深处,利用干热岩的热量加热,使水变为热水或水蒸气,用来发电。由于干热岩的温度很高,发电过后的尾水还能达到70~80℃,相当于普通地热水,能再次用于供暖、制冷。干热岩不仅体量巨大,而且用于发电几乎是零排放,比风能、水能等清洁能源更加稳定,不受气候影响。
2019年,河北省煤田地质局组织的干热岩勘查项目称,在唐山市马头营3965米深度,钻获了京津冀地区埋藏最浅的干热岩,估算4500米以浅、195平方公里范围内,远景资源量折合标准煤为78亿吨。2021年9月,该项目实现了干热岩试验性发电。这是我国首次实现干热岩试验性发电,为干热岩这一清洁能源的开发利用奠定了坚实基础。
今年1月,江苏泰州“苏热1井”干热岩项目开始进行压裂试验,该项目由江苏省自然资源厅投入4630万,是江苏第一个干热岩预查验证孔。据泰州地区初步估算,其干热岩资源含量折合标准煤196亿吨。
截至目前,我国已初步筛选出干热岩勘查开发的几大重点区域:东南沿海地区、藏南地区、大同盆地、松辽平原、环渤海地区、长白山地区、五大连池地区、雷州半岛地区、琼北、川西、滇西、华北平原、苏北盆地、关中盆地、塔里木盆地、柴达木盆地、准噶尔盆地、阿尔山地区、塔什库尔干地区。国内部分省市对干热岩的开发利用也表现出了兴趣,如山东、青海、广东等省在该领域都已经有了投入。
有关专家表示,在干热岩开发利用方面,我国现在所知甚少,实际操作中如何压裂、如何保证裂隙连通、如何保证流量填充、如何实现可持续,都是必须解决的技术难题。