汪集暘院士: 把脉“地球内热”的人

发布日期:2019-02-22 10:19
   地热是蕴藏在地球内部的热量,也是驱动整个地球发生发展的原动力。我国著名地热和水温地质专家、中科院汪集暘院士是把脉“地球内热”的人,让我们一起听他讲述地热能的前世、今生和未来。

 地热储量“很给力”

      地热是蕴藏在地球内部的热量,也是驱动整个地球发生发展的原动力。地热能资源量巨大,储存于地球内部的热量约为全球煤炭储量的1 .7 亿倍,其中可利用量相当于4 9 4 8 万亿吨标准煤。据汪院士介绍,按目前世界年消耗1 9 0 亿吨标准煤计算,能满足人类数十万年的能源需求。
      在新能源和可再生能源的大家族中,地热能发电的能源利用效率最高,平均利用率达7 3 %,是太阳光伏发电的5 .2 倍、风力发电的3 .5 倍,且可靠性强。在一些国家或地区,地热发电平均利用效率达9 0 % 以上。此外,地热发电的成本优势和减排优势明显。我国大地热流的分布具有“东高西低、南高北低”的特点,但“东高”和“南高”在热量的来源和组成上即热结构上是完全不同的。东部主要为华北地区,高的大地热流总量大部分来自上地幔;而南部主要是藏南一带,高
的大地热流总量却主要源于地壳。

地热能源“很低碳”

      “地热能是一种清洁、环境友好的可再生能源,在全球二氧化碳减排中可起很大作用。”汪集暘说,在新能源和可再生能源大家族中,地热是一种最为现实并具有竞争力的新能源,其能源利用系数最高,高达7 3 %。他进一步解释:“高温地热发电二氧化碳排放量约为1 2 0 克每千瓦时,与传统的锅炉供暖相比,利用热泵供暖其二氧化碳排量至少可减5 0 %,而如果热泵所需电力来自可再生能源,则二氧化碳减排量可达1 0 0 %。”
      “每年全球地热直接利用已实现二氧化碳减排1 .5 亿吨。”汪集暘说,在世界范围内,以地热供暖及生活用热水来替代化石能源具有巨大的潜力,以地热代替燃煤锅炉供暖将大大减少污染,改善空气质量,提高人民生活水平。在长三角地区,我省在南京、常熟、南通等地都发现了存储量很大、质量很高的地热资源,既可以作温泉,也可以考虑用作供暖和制冷。

地热利用“很绿色”

      热型地热资源类型依据水温划分为低温(<9 0 ℃)、中低温(9 0 ℃~1 5 0 ℃)和高温(>1 5 0 ℃)地热资源。一般而言,高温水热型鼓励用于发电,中低温水热型建议非电直接利用。
从全球来看,高温水热型地热资源主要分布于意大利、墨西哥、印尼、冰岛、菲律宾、日本、美国,主导了全球高温地热发电增长。我国以中低温水热型地热资源为主,高温水热型主要分布于滇藏、环太平洋带等区域。目前我国集中供暖区域在秦岭—淮河以北。近年来,南方冬季供暖的呼声日趋高涨,但大规模供暖,是否会加剧冬季能源供应的紧张,并带来更大的环境污染?
      汪集暘说:“浅层地热能源在供暖和制冷上,有得天独厚的优势。”什么是浅层地热能?是指地下2 0 0 米以内,储存在岩石、土壤中或者是地下水中的热能。那么,这些浅层地热能怎么能够用来取暖和制冷呢?以华北部分地区为例,当地地热能源的温度是1 4 ℃左右,一年四季温度恒定。用U 形地埋管,一方面进水,一方面出水,把地下的热进行采集交换。冬天通过热泵压缩机把它抽入室内管道,变成高品质的热能供室内取暖。夏天又把室外的热能转入地下,从地下置换出相对清凉的凉水引入室内,带动室温下降。

地热推广“很必要”

      我国地热开发利用量约为5 亿立方米,虽然每年以1 0 % 的速度增长,但地热在整个能源结构中所占比例还很小,不足0 .5 %。因长期忽视地热能在可再生能源中的作用,对其竞争力认识不足,导致我国地热产业在政策上支持力度偏弱,社会各界对地热的认知度不高。总体上看,地热供暖及地源热泵产业虽然已得到国家政策扶持,但力度还不够。而地热发电产业近3 0 年来几乎没有得到国家的支持,汪集暘认为《可再生能源法》虽然起了重要的指导作用,但并没有明确地热发电项目的优惠扶持政策。地热直接利用虽然发展较好,但也存在资源利用率较低的问题,没有形成资源梯级开发综合利用的模式。
      2 0 1 7 年1 月,我国《地热能开发利用“十三五”规划》提出,2 0 2 0 年我国地热能利用量达到7 0 0 0 万吨标煤,并将加大建设浅层地热能供暖和水热型地热供暖的力度,这无疑给地热和地源热泵市场注入了一针强心剂。汪院士兴奋地说:“‘十一五’风能被写进能源规划,结果风能装机翻了好几番;‘十二五’把太阳能写进能源规划,据说太阳能装机增长了一百多倍。以目前地热的发展基础及状况,我不期待更快的发展速度,但翻番甚至十几倍是值得期待的。我认为,我国地热开发利用的第二春来了。”

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