既然地球內部是高溫的熔巖,能否用來進行發電?

2020-10-18 艾伯史密斯

這叫地熱發電,其原理和火力發電一樣,只是熱源不同而已;目前地熱發電主要受技術條件的限制,導致發電成本高,技術難度大,熱電轉化效率低,風險大、地域限制等等,使得地熱發電還沒有達到大規模應用。

地熱能

在地球內部,有著取之不盡、用之不竭的熱能,比如地殼之下10公裡處,就有接近200℃的溫度,而在地幔之中,溫度達到了1000~3000℃,在地球中心處,溫度更是高達6000℃,比太陽表面溫度還略高。

  

  地球內部之所以能保持數十億年的高溫,主要是因為地球內部的放射性元素發生衰變,持續釋放了大量能量,將來還會持續數十億年的時間。

  那麼我們能利用地球內部的熱量來發電,然後解決人類的能源危機嗎?比如在火山口建立發電廠,然後利用火山口的熱能來發電。  

  理論上是完全可以的,目前的地熱發電技術,就是對地熱能的利用方式之一,地熱發電沒有火力發電那樣的廢物排放,也不像水力發電那樣影響生態環境,地熱發電可以說是非常理想的清潔能源之一。

地熱發電

地球由地殼、地幔和地核組成,在陸地上,地殼的平均厚度高達40公裡,地幔的平均厚度有2865公裡,地幔處的溫度雖然很高,但是壓力高達10萬個大氣壓以上,根本無法進行直接利用,更別說壓力和溫度更高的地核了。

只有在地殼內,有些地方特殊的地質結構,使得地幔中的熱能被傳送到接近地面的地方,比如地下水在接近地下高溫熔巖時,會變為水蒸氣輸送到地面,有些則形成溫泉,我們就可以直接加以利用。

目前,地熱發電的原理,是把水注入到巖層當中,利用地熱能產生高溫蒸汽,然後再把高溫蒸汽抽出來交換熱量進行發電,實現熱能向電能的轉換。我國在喜馬拉雅山地帶,以及臺灣地區都有相應的地熱發電廠,比如西藏就有著名的羊八井地熱電站,建設於1977年,至今還在為西藏人民提供源源不斷的電力。  目前全世界有超過150座的地熱發電廠,而且近年來隨著化石燃料成本的提高,地熱發電的建設也在增速,預計未來全球地熱發電能佔總電量的10%以上,成為人類能源的重要支柱之一。

地熱發電缺點

目前,全世界的地熱發電技術處於初級階段,還有很多問題等待完善和解決,比如:

(1)地域限制

很多地熱發電廠需要建設在火山活動頻繁的地區,雖然一些新型熱發電技術比如「熱幹巖過程法」,可以不受地域限制,但是需要把水注入地下5公裡深處,建設成本大大增加。  

(2)建設成本高

地熱能的開採需要鑽深井,這會耗費大量的金剛石鑽頭,而金剛石鑽頭是非常昂貴的,建設初期的投入成本非常高。

(3)轉換效率低

由於只能在地殼中利用地熱能,所以無法把水加熱到火電廠那樣的高溫高壓,這使得地熱發電中對熱能的利用效率很低。

(4)風險大

由於地熱能開採的最佳場合,是火山活動頻繁的地區,所以在這裡建設地熱發電廠,也有一定的風險,說不定哪天就地震或者火山爆發了。

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