當前位置:探秘志 > 奇聞異事 > 正文

只需鉆入地下幾千米,就能找到無窮能源!為何沒有人開發(fā)地熱能?

自人類學會利用化石能源開始,圍繞這些能源的紛爭就從來沒有停止過,因為所有人都知道這是一個不可持續(xù)的買賣,只會越用越少。

眾所周知,我們現(xiàn)在使用的化石燃料是億萬年前原始植物存儲太陽能,這些燃料的儲存效率極低,周期極長,但即便如此,隨著開采技術的發(fā)展,這些僅有的化石燃料也能滿足人類很長時間的能源需求。

事實上,我們現(xiàn)在使用了大部分能量都是來自太陽能,或者說都只能靠天吃飯。

比如風能,它的本質是地球大氣層接收太陽能不均勻——受熱不均導致大氣膨脹并產生了風;

水電呢,它其實是將水的勢能轉化成電能,但是這個勢能最初也是太陽能賦予的,水吸收了太陽能變成水蒸氣,然后轉移到高處。

當然,也有兩種能源技術完全不受限于太陽,那就是核能和地熱能。

我們現(xiàn)在利用的核能技術是裂變,其能量來源鈾等高質量原子分解成更小原子并釋放部分能量。

如果你要問這些重核的能量來自哪里,那么答案還是恒星,準確地說是超新星爆發(fā)產生的極端能量讓較小的元素融合成了較重的元素。

但重點不是這些核能的最初能量來自于哪里,而是我們需要像開發(fā)化石能源一樣,去開采包含鈾等高質量原子的礦石,這意味著它也不是特別可持續(xù)。

剩下的只有地熱能,這絕對是地球 “最寶貴的財富”,它就在地球深處,而且它所包含的能量之大可以用取之不盡來形容。

然而,如你所見,很少有人去開采這塊巨大的蛋糕,這是為何呢?

地熱能來自哪里?

從隨處可見的火山中就不難發(fā)現(xiàn),地球內部是非常炎熱的。現(xiàn)有的采礦和鉆探經驗告訴我們每深入地表32米地溫就會升高1℃。

現(xiàn)在科學家普遍認為,到達地球的核心的話,其溫度將達到5000℃到7000℃之間,這比太陽表面的溫度(6000℃左右)還要高許多。

關于地球內部熱量的來源存在許多爭議,但是在大部分模型中都有主要的兩個來源——那就是引力和放射性元素的衰變。

引力部分與行星的形成有關,早期太陽系中的物質會相互吸引,所以它們逐漸凝聚成更大的星球。

當物質逐漸沉入地球核心,動能在相互摩擦中釋放能量,這導致早期的地球熱到完全融入的狀態(tài)。

經過數(shù)千萬年的冷卻,地表逐漸失去溫度。不過,從現(xiàn)在地溫梯度中不難發(fā)現(xiàn),地球的熱量至今還在不停流失。

要知道地球都已經形成46億年了,為什么地球內部還是這么熱呢?

很明顯,僅靠引力最初制造的熱量是不夠的。

在早期地球還是熔融狀態(tài)的時候,較重的元素大多會下沉,而較輕的元素大多會浮到表面,所以地球內核積累了許多放射性元素,而這些元素不停地衰變,繼續(xù)給地球內部加熱。

同時,地球很大,體積越大的物體,實際上它保存熱量的能力就越好,因為它的表面積相對于體積更小。

所以,現(xiàn)在像體積更小的火星、月球等星球的內部都已經沒多少熱量了,而地球依然充滿活力。

地熱能夠讓人類用多久?

如果地核的熱量大部分來自放射性元素的話,那么地熱能就是可再生的,至少在50億年后太陽膨脹成紅巨星把地球摧毀之前,地球內核依然不會冷卻下來。

即便地球內核的溫度不靠放射性元素的持續(xù)加溫,那么要把7000℃的鐵和巖石(地核的主要成分)下降到100℃,其所釋放的能量10%被人類利用情況下,也足夠人類使用170億年了(這個是一個網站上的極客估算的數(shù)值),這比太陽系存在的時間都久遠。

事實上,地熱能的儲量是難以估算的,不過有一些團隊給出了地球表面的熱流平均為82兆瓦/平方米左右,這相當于總功率大約為4200萬兆瓦。

截止2020年底,中國電力的總裝機功率是22億千瓦,也就是說,地球熱量流失功率相當于中國發(fā)電功率的19倍。

如果放到世界的話,估計僅地球熱量自然流失的部分都足以全人類使用了,當然全球的發(fā)電功率很可能并沒有中國的19倍那么多。

另外,我在一個關于地熱能的網站上還看到,僅地核現(xiàn)有熱量的0.1%都可以滿足人類200萬年的總能源需求。

總的來看,人類要是能夠利用地熱能的話,確實將不會再為能源發(fā)愁,更不會因能源而引發(fā)紛爭。

但是,這么好的能源為什么到現(xiàn)在都很少有人去開發(fā)呢?

開發(fā)地熱能會怎么樣?

其實地熱能的利用一直都存在,甚至在原始社會的時候就已經在利用了,最典型的就是溫泉,自古人們就喜歡圍著溫泉泡澡和烹飪。

現(xiàn)在,關于地熱能的利用主要體現(xiàn)在兩方面,一個是供暖,目前大約有70多個國家這樣做,另一個則是發(fā)電,目前只有26個國家有這個技術。

當然,咱們中國也是其中一個,只是咱們國家在地熱能利用方面還比較落后,所以我們可能對此會比較陌生。

其實,除了菲律賓、冰島、薩爾瓦多之外,其它國家利用地熱能的比例都非常小,即便是占全球地熱能開發(fā)總量的29%的美國,他們地熱能發(fā)電的裝機功率只相當于其國家總裝機功率的0.3%。

之所以,很少有國家愿意去開發(fā)這個取之不盡、用之不竭的能源,原因當然就是它并沒有想象得那么容易。

如果我們是挖煤的話,可能在55到90米的深處就能很好地開采了;如果是石油的話,可能在900米左右就可以有不錯的收獲了,即便是更深的油田也只要把油給擠出來就好了。

但是地熱能不同,對于絕大部分地區(qū)來說,2000米的深度可能都還沒有入門,而且它還需要在很深的地方制造裂縫。

我們要利用地熱能的話,其實技術上和利用其它大部分能源是差不多的——簡單地說就是燒開水。

就像我們前面提到的,地球的地溫梯度是差不多每挖32米才會升溫1℃,要達到100℃的高溫話,那至少得挖到3200米深才行。

實際上,要把水燒開并傳送到地面,100℃的高溫還遠不夠,可能200℃都還不夠,需要繼續(xù)挖得更深才行。

雖然幾千上萬米對于地球半徑來說不算什么,但以人類現(xiàn)有技術,要挖這么深已經非常不容易了,或者說它的成本會很高。

不過好消息是,在一些地方它不用太深就能得到不錯的溫度,比如那些火山口附近——很多地熱能發(fā)電站都距離火山口不遠,這就是為什么菲律賓、冰島等國家地熱能占比如此之高。

除了成本高之外,地熱能的開采還是最危險的,它很容易引發(fā)地震。這是因為地熱能開發(fā)至少需要挖兩口井——一口井進水、一口井出水,需要用水力壓裂方法來打通兩口井,這個過程以及之后注水的過程都很容易引發(fā)地震。

另外,雖然地熱能開發(fā)只是簡單地燒開水,但事實上它也并不是完全清潔的,這是因為開采鉆井也會導致地球內部的碳泄漏到大氣層中。

總的來說,地熱能的開發(fā)技術要求高,成本高,引發(fā)自然災害的風險也大,同時還不是完全清潔的。

所以,就現(xiàn)在能夠輕松獲取的能源依然還比較多的情況下,地熱能對人們的吸引力明顯不會太高。

當然,它是一個不錯的“未來能源”,可能是我們的后路。

分享至:

奇聞異事相關

郵箱不能為空
留下您的寶貴意見