冰島國(guó)際機(jī)場(chǎng)南邊20公里的斯瓦塔森吉熱水供應(yīng)發(fā)電廠,用1000米深地?zé)峋母邷卣羝,將供暖設(shè)備中的涼水加熱供應(yīng)給周?chē)木用瘛?br />
繼世界銀行高調(diào)宣布不再為燃煤火電項(xiàng)目融資之后,近日歐洲投資銀行也跟進(jìn),宣布將停止為燃煤發(fā)電項(xiàng)目提供融資,以幫助各成員國(guó)減少碳排放量。在環(huán)境污染的壓力下,中國(guó)也決定限制煤炭生產(chǎn)的增長(zhǎng),大力開(kāi)發(fā)清潔能源。今年2月,國(guó)家能源局、財(cái)政部、國(guó)土部和住建部聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用的指導(dǎo)意見(jiàn)》,讓僅次于太陽(yáng)能的第二大清潔能源——“地?zé)崮?rdquo;就像多年失寵的孩子,再次進(jìn)入國(guó)人視野。那么,世界地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)的現(xiàn)狀如何?我國(guó)能否走出一條可替代煤炭的地?zé)崆鍧嵞茉粗罚?br />
早在上世紀(jì)70年代,在科學(xué)家李四光的號(hào)召下,中國(guó)利用地?zé)岚l(fā)電曾取得了成功,但是以后沒(méi)有持續(xù)下去,在過(guò)去二三十年里地?zé)衢_(kāi)發(fā)幾乎陷入停滯。近年,國(guó)際上有關(guān)地?zé)崮艿南⒔舆B不斷,日本,美國(guó)、英國(guó)、阿根廷、智利和秘魯?shù)饶厦绹?guó)家以及肯尼亞等非洲國(guó)家,都紛紛加大了地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)力度,并制定出各自的地?zé)衢_(kāi)發(fā)政策。福島核泄漏事故發(fā)生后,日本的地?zé)崮芡顿Y增加了10倍,而美國(guó)更是進(jìn)入了鼎盛發(fā)展時(shí)期。地?zé)崮芫烤故且环N怎樣的能源呢?
每年自然釋放的地?zé)崮?br />
相當(dāng)于全球耗電量5倍
有時(shí)候,冷靜地審視我們所在的這個(gè)美麗星球,可能會(huì)感覺(jué)很驚悚:人類(lèi)腳下的地底深處,7000攝氏度的地核被層層融化的巖漿包圍著,各種放射性元素如鈾、釷等的同位素釋放出的能量,數(shù)億年來(lái)一直烘烤著巖石層,無(wú)數(shù)的熱流從地表的裂縫中涌出,火山的煙塵讓人膽戰(zhàn)心驚……這種高溫和熱量上千年來(lái)使人類(lèi)深深敬畏,更使今天尋找新能源的科學(xué)家們?yōu)橹,這就是——地?zé)崮堋?br />
地球物理學(xué)界認(rèn)為,地?zé)崮軄?lái)自地球深處。往前追溯,這些熱量起源于行星形成之初的殘留(約占20%)和放射性元素的衰變(約占80%),熱能從溫度 的地核傳到地殼,將地殼中的地下水加熱,熱水和蒸汽滲出地面后釋放能量,由此形成了從美國(guó)黃石公園到我國(guó)西藏羊八井等地壯觀的地?zé)釃娪科嬗^。有文獻(xiàn)粗略估計(jì),每年從地球內(nèi)部傳到地面的熱能,相當(dāng)于100拍瓦時(shí)(1拍瓦=1千萬(wàn)億瓦特,即10的15次方瓦),折合100萬(wàn)億度電,這個(gè)數(shù)字約是2010年全球耗電量18.466萬(wàn)億度(美國(guó)能源信息署數(shù)據(jù)庫(kù)提供)的5倍多,數(shù)量之大可見(jiàn)一斑。
2008年,政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)(IPCC)的一份資料稱(chēng),地球內(nèi)的總熱量約合3億億億度電,如此天文數(shù)字確實(shí)給人以用之不竭之感。請(qǐng)注意,從地質(zhì)學(xué)的大時(shí)間段上看,地球正在極緩慢地?fù)p失熱量,從這個(gè)意義上講,地?zé)崮懿⒎强稍偕茉。但由于地(zé)豳Y源總量巨大,人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用地?zé)崮艿男袨榕c地?zé)豳Y源總量相比微不足道,并不能加速地球變冷的漫長(zhǎng)過(guò)程,所以各國(guó)都把地?zé)崮軞w于可再生能源的范圍。
從2010年4月在印尼巴厘島召開(kāi)的世界地?zé)岽髸?huì)發(fā)布的數(shù)據(jù)來(lái)看,全世界共有78個(gè)國(guó)家在利用地?zé)崮埽?7個(gè)國(guó)家利用其發(fā)電(10715兆瓦),美洲和亞洲分別占世界總裝機(jī)量的39.9%和35.1%。下面這張表格列出了地?zé)崂玫氖澜缡畯?qiáng),冰島和薩爾瓦多的地?zé)岚l(fā)電量高達(dá)本國(guó)用電量的1/4。
意大利人最早利用地?zé)岚l(fā)電
法國(guó)最早啟用地?zé)峁┡到y(tǒng)
地?zé)崮艿睦弥饕謨煞N,其一是直接利用。這是人類(lèi)最早采用的利用方式,如今仍在民間取暖、洗浴、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)溫室、水產(chǎn)養(yǎng)殖等各方面廣為應(yīng)用。
地?zé)崮艿牧硪环N主要利用方式就是發(fā)電。根據(jù)各地?zé)崽锏牟町,地(zé)岚l(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)主要有三種。
第一種設(shè)計(jì)最簡(jiǎn)單,高壓蒸汽推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)后進(jìn)入冷凝器凝結(jié)成水,回到地下;
第二種設(shè)計(jì),則是把高溫水引到低壓容器中解壓,由于熱水降壓后蒸發(fā)的速度很快,同時(shí)熱水蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽時(shí)它的體積迅速擴(kuò)大,由此推動(dòng)渦輪發(fā)電,這種發(fā)電系統(tǒng)常被稱(chēng)為“閃蒸法”;
第三種設(shè)計(jì)特別適合于含鹽量大、腐蝕性強(qiáng)和不凝結(jié)氣體含量高的地?zé)豳Y源——地?zé)崴紫攘鹘?jīng)熱交換器,將地?zé)崮軅鹘o另一種低沸點(diǎn)的工作流體(如異丁烷),使之沸騰而產(chǎn)生蒸汽,蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)做功,地?zé)崴詈髲臒峤粨Q器回注入地層。
綜觀人類(lèi)利用地?zé)岬臍v史,我們可以發(fā)現(xiàn),前人在利用地?zé)崮芊矫婀适虏簧,最常?jiàn)的就是泡溫泉:
公元43年,羅馬軍團(tuán)占領(lǐng)了英格蘭的蘇利斯泉,借助當(dāng)?shù)刎S富的溫泉資源,羅馬式浴室四處建起,遠(yuǎn)征的士兵們盡情地用這里的溫泉濯洗征塵,祛除疲勞。蘇利斯泉如今是英國(guó)的巴斯市(Bath),英語(yǔ)“bath”一詞即是洗浴之意。
9世紀(jì),斯堪的納維亞半島的人們遠(yuǎn)渡重洋,來(lái)到冰島西南角的一處溫泉遍地的海岸,在這里定居下來(lái),他們把這個(gè)水汽繚繞的落腳點(diǎn)稱(chēng)作雷克雅未克,當(dāng)?shù)卣Z(yǔ)即“冒煙的海灣”之意。
14世紀(jì),最早的地?zé)釁^(qū)域供暖系統(tǒng)在法國(guó)的紹德艾格啟用。1827年,最早的地?zé)嵘虡I(yè)開(kāi)發(fā)出現(xiàn)在意大利的拉德瑞羅,人們從這里的間歇泉中提取硼砂產(chǎn)品。還是在拉德瑞羅,1904年意大利親王皮埃羅·孔蒂試驗(yàn)了第一個(gè)地?zé)岚l(fā)電機(jī),點(diǎn)亮了4個(gè)燈泡,從此成為世界 的地?zé)犭娏ιa(chǎn)基地。
美國(guó)是地?zé)崂玫暮笃鹬,年輕的查理·列博在1930年發(fā)明了第一臺(tái)地?zé)峋聯(lián)Q熱器。20世紀(jì)60年代,加州蓋瑟爾斯的地?zé)犭姀S開(kāi)始發(fā)電,美國(guó)從此一躍成為世界地?zé)岚l(fā)電領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊。
雖然每個(gè)人腳下深處都有地?zé)崮,但是從全球?lái)看,這種巨大的能量的確更偏愛(ài)某些地區(qū)。美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(USGS)網(wǎng)站發(fā)布的這張全球地?zé)釒疽鈭D表明,地質(zhì)板塊活躍區(qū)域的地?zé)峄顒?dòng)也很活躍,前面所說(shuō)的地?zé)岚l(fā)電十強(qiáng)國(guó),都處于圖中的紅色三角形圖標(biāo)連成的橫線(xiàn)區(qū)域。下文將對(duì)各國(guó)的地?zé)崂们闆r加以簡(jiǎn)要介紹。
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