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地热能利用:不应限于“天然的”

2014-11-19 10:17来源:中国能源报作者:洛斯·安杰利斯关键词:地热能地热发电地热电站收藏点赞

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美国麻省理工学院(MIT)的科学家利用了多年时间来探测增强型地热系统的潜力。科学家预计,如果在美国未来15年内投入10亿美元用于研究和发展,到2050年至少可以建造出1亿千瓦发电量的地热发电装置。在全球范围内,可利用的地热能资源超过200 zettajoules(1ZJ=1021焦耳)。通过进一步的研究,科学家预计,可利用地热能是此前估计的10多倍,足够全球在当前用电情况下使用数千年。

值得注意的是,增强型地热系统需要挖掘的钻井保持足够的深度,这是因为地热发电的热能效率受到达地面水汽的温度影响很大。地热温度要达到150℃或者更高,才足以产生满足使用的蒸汽来转动汽轮发电机。除了那些地壳板块交接的地带,每下降1千米深度,母岩的温度就会上升25-30℃。这意味着,要得到足够的蒸汽,就不得不把井向下挖掘数千米。

目前来看,足够深的钻井还是比较少见的,最深的钻井也仅为12.3千米,而这样所产生的蒸汽质量跟用化石燃料加热锅炉产生的蒸汽根本无法比较。也就是说,地热能发电的热能效率最佳情况也就达到23%,只有火电厂效率的一半。

但这并不意味着地热发电没有竞争力。由于地热能基本上是免费的,维护成本少,造成的环境问题也少,所以运营成本很低。通常,地热电站生产1千瓦时的电能花费5美分,这跟燃煤发电相当,而风能发电需要8美分,太阳能发电需要13美分。

不同于风能和太阳能,地热电站可以夜以继日、年复一年地发电。地热电站的平均利用率为73%,有些地热电站的利用率甚至高达96%。太阳能电池板的平均利用率还不到12%,风电的利用率也就是23%。在很多方面,地热电站跟核电站很相似,核电站的利用率为90%,但地热电站占地很小,且没有辐射和废物处理问题。

同时,发电站未来需要更加灵活的电能供应,要求电能既可以快速地增加供应也可以快速地减少供应。地热能既可以向基本负荷供电,也可以向变化的负荷供电,或是任一种负荷供电。即可以以最低发电量一直向外供电,也可以在白天甚至在清晨跟踪负荷变化改变发电量,甚至可以作为“峰值电厂”向突然出现的负荷峰值快速增发供电。

地热能展现出了作为备用能源更廉价、更清洁、更可靠、更高效的一面,也展现了向发电站提供所需的灵活供电方式。

(来源:《The Economist》,文章有删节、标题有改动)

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