地?zé)崂?潛力巨大

巴黎奧運會期間，奧運村采用了地源熱泵系統(tǒng)降溫，該系統(tǒng)使用的主要是地?zé)崮?。不久前，國際能源署發(fā)布的一篇報告建議，國際社會采取更多措施推廣使用熱泵系統(tǒng)，更好利用地?zé)崮堋?/p>

地?zé)崮苁侵纲x存于地球內(nèi)部巖土體、流體和巖漿體中，可為人類開發(fā)和利用的熱能。常提到的溫泉、火山噴發(fā)等現(xiàn)象，都是地?zé)崮芫薮筚Y源量的直觀展現(xiàn)。僅地表以下10千米以內(nèi)的地?zé)豳Y源量，就大約相當(dāng)于1億億噸標(biāo)準(zhǔn)煤;若能夠利用其中的2‰，按目前世界年消耗210億噸標(biāo)準(zhǔn)煤計算，理論上便可以滿足人類近千年的能源需求。

地?zé)崮懿粌H儲量豐富，還具有一系列重要的特征：穩(wěn)定、低碳和可再生。穩(wěn)定是指地?zé)崮芸梢砸惶?4小時持續(xù)輸出基本穩(wěn)定的能量，不受天氣、晝夜、季節(jié)影響;低碳是指地?zé)崮艿拈_發(fā)利用過程中很少排放二氧化碳，是典型的非碳基能源;可再生則是指地球正處于青壯年期，地?zé)崮芸蓮牡厍蛏畈吭丛床粩嗟叵驕\部傳輸。

目前，人類可觸及的地殼深度大多不超過10千米。因此，評估地?zé)崮苜Y源量通常限定在10千米之內(nèi)，并根據(jù)能源品位、開采技術(shù)和利用形式等綜合劃分為淺層、中深層和深層地?zé)崮堋?/p>

淺層地?zé)崮?，深度范圍一般?00米以內(nèi)，溫度大多不高，但一年四季相對恒定，低于夏季平均氣溫、高于冬季平均氣溫，因此可以作為一個穩(wěn)定的冷/熱源。巴黎奧運會的地?zé)崮芟到y(tǒng)從附近地下約70米深的井中抽取地下水，采用熱泵冷卻至4攝氏度，再輸送到奧運村公寓地板下的管道中，以此來降低室內(nèi)溫度。

中深層地?zé)崮埽话憬橛?00—3000米之間，多由地下水作為傳熱載體，可通過抽取熱水或水汽混合物提取熱量，用來發(fā)電、供暖、制冷、洗浴、烘干、養(yǎng)殖等。地?zé)岚l(fā)電是水熱型地?zé)崮芾玫闹匾绞?。比如，可以利用地?zé)崮芰黧w的熱量產(chǎn)生蒸汽以驅(qū)動蒸汽輪機，從而將熱能轉(zhuǎn)化為機械能并驅(qū)動發(fā)電機產(chǎn)生電能。地?zé)岚l(fā)電利用效率高，每年可工作超過8000小時，連續(xù)穩(wěn)定輸出電能。

深層地?zé)崮?，通常超過3000米，熱能品位高，但往往含水量很低或不含水，需要通過人工造儲的方式，形成增強型地?zé)嵯到y(tǒng)加以開發(fā)利用。深層地?zé)崮軗碛芯薮蟮馁Y源潛力，被譽為“地?zé)崮艿奈磥?rdquo;。目前，該項技術(shù)運用和推廣尚處于開發(fā)探索階段。2017年以來，中國地質(zhì)調(diào)查局和青海省自然資源廳等在青海共和盆地組織開展地?zé)?含干熱巖資源)勘探試采，取得一系列突破性成果，并于2021年實現(xiàn)試驗性發(fā)電并網(wǎng)。今年4月，中國石化部署在海南的福深熱1井順利完鉆，井深達5200米，深層地?zé)崮荛_發(fā)利用工作邁上了新的臺階。

過去幾十年，地?zé)崮茈m被大量開發(fā)利用，但與其巨大的儲量相比，可謂九牛一毛。根據(jù)2023年世界地?zé)岽髸l(fā)布的數(shù)據(jù)，全球有32個國家實施了地?zé)岚l(fā)電，總裝機在16吉瓦左右;有88個國家運用地?zé)衢_展除發(fā)電以外的直接利用，總裝機約173吉瓦;中國利用地?zé)徇M行供熱制冷的裝機量超過全球總量的一半。國際地?zé)釁f(xié)會提出了到2030年實現(xiàn)全球地?zé)岚l(fā)電總裝機48吉瓦、直接利用總裝機520吉瓦的發(fā)展目標(biāo)。

當(dāng)前，地?zé)崮艿拈_發(fā)利用涌現(xiàn)了眾多新概念、新技術(shù)、新模式，如地球充電寶、地球電池、地球儲能系統(tǒng)等。其原理是將夏季的余熱、余電等經(jīng)濟性強卻無法被及時利用的能量，以水或二氧化碳等工質(zhì)為載體回灌至地球內(nèi)部，以地?zé)崮艿男问綄崿F(xiàn)規(guī)?；拈L時跨季節(jié)儲能。目前，歐盟、美國國家科學(xué)基金會均支持了多個地下儲熱項目。我國也由中國科學(xué)院牽頭，在雄安新區(qū)開展了高溫含水層儲熱實驗，取得了良好進展。

地?zé)崮?，取之于地球，又還地球以清潔。隨著新技術(shù)、新模式的不斷開發(fā)運用，地?zé)崂脤槿蚰茉唇Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型提供持續(xù)動力。

(作者為中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所研究員)