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地热系统类型及其开发前景

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:混合液体和蒸汽系统被称为蒸汽为主的地热体系,比液体为主的系统更容易开发。美国能源部对海湾沿岸的地压地热资源进行了调查研究。干热岩地热系统位于含少量水、生产率低的次表层地带。通过向储层中注入冷却的液态产物以促进大型地热系统循环,从而避免储层过早冷却是最基本的技术需求。据麻省理工学院的这份报告估计,通过开发增强型地热系统,美国到2050年可增加100000MWe电能。

地热系统类型及其开发前景

目前所有的商业地热生产都受到地热系统的限制,这些地热系统要足够热到可以利用的地步、应拥有足够的可用热水资源以及具有经济开发的条件。这些高温岩和热水系统被称为水热系统。大部分的水热资源都包含液态的水(液态水为主的地热系统),但是在更高的温度或者更低的压力下会出现蒸汽和液态水在地热储层中并存的情况。混合液体和蒸汽系统被称为蒸汽为主的地热体系,比液体为主的系统更容易开发。

其他形式的地热系统包括地压-地热,岩浆资源,干热岩和低焓地热系统。

地压-地热系统蕴含着水温略高(高于正常梯度)、压力远远超过同样深度的净水压力。在美国的这种资源大部分位于海湾沿岸。这些系统蕴含着地热能、与溶解在液体里的甲烷相关的化学能和由于地热储层的高压形成的机械压力。美国能源部对海湾沿岸的地压地热资源进行了调查研究。该计划从1989年10月到1990年5月期间利用甲烷和地压热能资源发电。在那个时期地压地热资源的经济效益并不好,因为需要注入大量的水资源。最近,越来越多的研究表明这种资源的经济效益越来越好[7]

温度从600~1400℃的岩浆系统与地球表面下方由于高温而造成部分熔融的火成岩有关。这些岩石的高温可能会使钻井和维护变得困难。最近活跃的火山活动也限制了这种资源的开采。然而,高温提供了大量的资源。美国实施了一个小规模的研究项目来估计利用岩浆资源发电的潜能,但是这项研究在20世纪80年代就终止了。冰岛已经对利用这些热资源发电进行了调研。他们还希望将发电与二氧化碳的分离结合在一起。(www.xing528.com)

干热岩(HDR)地热系统位于含少量水、生产率低的次表层地带。干热岩已经被改称为增强型地热系统(EGS)。这些资源对干热岩和水热系统储层进行了综合,因为目前它们要么缺乏流体,要么因为渗透性太低而不适用于经济开发。针对增强型地热系统正在开展的工作包括通过灌入冷水以增加储层流动性的研究以及改变或增强岩体的渗透性。美国、日本英国进行的早期实验工作为法国、德国澳大利亚在增强型地热系统方面的商业尝试起到了指导作用。增强型地热系统研发者们坚信,在未来几年中他们就能够开始从增强型地热系统经济地生产热能。

麻省理工学院最近召集了地热专家小组会议,提交了一份题为《地热能的未来(The Future of Geothermal Energy)》的研究报告。这份报告探讨了开发增强型地热系统需要的技术。这份报告可以从http://geothermal.inl.gov(一个单独的文件)下载或者http://www1.eere.energy.gov/geothermal/(作为一个独立的章节)也提供了一份早期增强型地热系统研究的综述。通过向储层中注入冷却的液态产物以促进大型地热系统循环,从而避免储层过早冷却是最基本的技术需求。一旦业界证明了这一点,那么持续发展地热能就需要懂得如何对储层进行最佳开采。

据麻省理工学院的这份报告估计,通过开发增强型地热系统,美国到2050年可增加100000MWe电能。然而,为了实现这个目标,钻井成本必须要大幅度下降。因为在美国和世界上的大部分地区,需要超过5km深度其温度才足以发电。但是地球上那些活跃的地质板块边界附近是不需要达到这个深度的。

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