02.11 為了獲取更高的地熱能:科學家打算鑽一個3000米深的井

為了獲取更高的地熱能:科學家打算鑽一個3000米深的井

Venelle-2井。該井設計用於取樣超臨界流體。圖片:Riccardo Minetto

儘管阻止氣候變化具有挑戰性,但必須通過減少溫室氣體排放來儘快減緩氣候變化。但是,如何在減少對化石燃料的汙染的同時滿足不斷增長的能源需求呢?地熱能是一種高效,無汙染的解決方案,但在某些情況下,必須謹慎處理地熱作業。獲取最強大的可用能源意味著要深入地殼,以找到具有高能量含量的地熱流體(岩漿釋放的熱水和天然氣)。但是,我們鑽得越深,控制地殼穩定性的未知因素就越大。

為了獲取更高的地熱能:科學家打算鑽一個3000米深的井

地熱能發電示意圖

用地熱井破壞深處不穩定的平衡狀態可能會重新激活引起地震的地質層。瑞士日內瓦大學(UNIGE)的研究人員與佛羅倫薩大學和意大利國家研究委員會(CNR)合作,研究了與地熱鑽探有關的地震活動,以尋找超臨界流體(supercritical fluids)。他們發現鑽探不會引起不受控制的地震活動。在如此苛刻的條件下進行的鑽探表明,該技術即將達到地熱能利用的實用條件,為新的無汙染的熱電資源鋪平了道路。您可以在《地球物理研究雜誌》上閱讀有關結果的所有信息。

科學界意識到,到2030年,CO2排放量需要減少45%,到2050年,我們必須有70%的能源可再生。但是,如何實現這些目標呢?地熱能是一種可再生能源,是解決方案的一部分。包括瑞士在內的許多國家已經在利用地熱能從淺井中產生熱量。直到1500米深,這種技術通常不會帶來什麼危險。UNIGE科學學院地球科學系教授盧佩馬特奧·盧佩(Matteo Lupi)指出:“然而,要發電,我們必須進行更深入的研究,這既是技術挑戰,也是科學挑戰。實際上,在1500米深的地方進行鑽探需要特別注意,因為與地下有關的未知因素增加了。”

為了獲取更高的地熱能:科學家打算鑽一個3000米深的井

Nesjavellir地熱發電廠,冰島

在意大利的Larderello-Travale取得第一個成功?

托斯卡納的Larderello地熱田是世界上最古老的地熱田,目前產生的熱能佔世界地熱能總供應量的10%。我們知道,在大約3000米的深度處,我們到達了一個以地震反射器為標誌的地質層,據認為可能會發現超臨界流體。超臨界流體產生大量的可再生能源。術語“超臨界”表示不確定的相態-既不是流體態也不是氣態-並且含有非常強大的能量。UNIGE地球科學系的研究員裡卡多·米內託(Riccardo Minetto)解釋說:“自1970年代以來,工程師一直試圖在Larderello鑽探到3000米的水平,但他們仍然沒有成功。而且,我們仍然不完全知道底層是由什麼組成的:它是熔融岩石還是固體岩石之間的過渡?這項技術正在變得越來越複雜。於是在Larderello-Tavale再次嘗試了地熱鑽探以尋找超臨界條件。” 盧佩教授繼續說道:“這些鑽探是歐洲DESCRAMBLE項目的一部分,它的獨特之處在於,它針對的是猜測的固態和熔融態岩石之間的過渡”

日內瓦小組在井周圍八公里半徑範圍內在建立了八個地震臺站,以測量鑽井對地震活動的影響。隨著鑽井的進行,地球物理學家收集了數據並分析了遇到的每個困難。盧皮教授解釋說:“好消息是,為尋找超臨界流體而進行的鑽探僅引起了最小的地震干擾,這在這種情況下是一項壯舉,並且是已經取得技術進步的有力信號。” 他的團隊使用八個地震臺站來區分自然地震活動以及鑽井造成的非常微弱的事件。但是,他們還沒有達到3000米的門檻。米內託說:“由於溫度的極端升高(超過500度),工程師們不得不在這個深度停止,還有約250米的距離。在這一點上,仍有技術進步的空間。”

這項研究表明,超臨界鑽探進展順利,該技術已接近掌握。盧皮教授說:“直到現在,任何試圖在超臨界條件下鑽井的人都沒有成功,但是這裡的結果令人鼓舞。” 瑞士本身在促進地熱能方面非常活躍。如果進一步發展,這種可再生能源將分擔該國水電,太陽能和風能的部分負擔。“地熱能可能是主要能源之一 因此,促進未來投資以進一步,安全地發展它是唯一的權利。”駐日內瓦的研究人員總結道。


分享到:


相關文章: