深埋地下2万米的深处,可能蕴藏着一种能源,据估计足以支持人类使用长达23亿年。美国已经着手开发这项被称为地热能的资源。回顾历史,能源一直是引发战争的关键因素,而人类对石油、天然气和煤炭等有限资源的依赖,显然不足以支撑我们长远的未来。因此,寻找一种新的、可持续的能源变得迫在眉睫。

地热能,顾名思义,是地球内部的热能,它能够转化为动能、电能等多种形态,用途广泛。作为一种可再生能源,地热能通过地壳和岩石中的热量转化为能源,可用于供暖、发电等。地热能的来源主要有两个:一是地球内部的自然热源,包括地壳、地幔和核心的热量,这些热量来自地球形成时的原始热量和放射性衰变释放的能量;二是太阳能,它通过地表吸收并传导至地下,形成地热能。

地热能的开采可以通过直接和间接两种方式。直接利用包括利用地热泉、地热孔洞或冷却水循环等直接获取地下热能,常见用途有供暖、温室种植、温泉浴、水产养殖等。间接利用则是通过地热发电,利用地热产生的蒸汽驱动涡轮机发电。地热发电是一种清洁、可持续的发电方式,不依赖化石燃料,有助于减少温室气体排放。

地热能的开采过程包括勘探和利用两个阶段。勘探阶段使用地热勘探井和地热地球物理勘探等方法,以获取地下温度和资源分布情况。利用阶段则是在勘探基础上选择合适的地点,建设开采井,并通过钻井将地热能转化为可用能源。

地热能的应用非常广泛,尤其在供暖领域,它被用于住宅和工业供暖。不同地区的地壳厚度和地热开发价值差异显著,例如,板块交界处由于板块运动活跃,地热资源丰富。日本就是一个例子,其地热资源丰富,形成了特色的温泉产业。

地热能的开采价值也与深度有关。当地热温度超过200摄氏度时,具有发电的潜力。地壳大约130至160公里处的温度可达650至1200摄氏度,但人类目前的技术还无法钻探到这样的深度。不过,在地下2万米处,地层稳定,温度适中,具有较高的开采价值。

尽管开采地热能存在挑战,但其前景广阔,已成为许多国家的研究重点。地热能的持久性源于地球内部放射性物质的衰变,这些物质的半衰期非常长,有的可达数十亿年。这意味着,只要地球存在,地热能就有开发价值。

美国很早就认识到了地热能的潜力,但由于能源充足,并未给予足够重视。随着石油地位的下降,美国开始转向地热能。2022年,美国能源部宣布投资1.8亿美元推动地热能发展,并在四年前提出组建地热部门专家联盟,投资千万美元进行研究。目前,地热能在美国能源结构中的占比不到1%,但预计到2050年将达到8.5%。美国的地热资源丰富,如果得到有效开发,未来可满足国内25%的能源需求。

目前,美国建立的地热发电站发电总量已超过2200兆瓦,相当于四个大型核电站的发电量。未来,美国将继续加强地热能发电领域的研究和发展。中国也应采取实际行动,拓展能源领域的发展方向。

 

 

 


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