地热资源开发利用

浅层地能(热)与传统地热能开发利用的比较

  浅层地能(热)和传统深层地热能都是蕴藏在我们地球地壳之下,笼统地讲,可以说都是地热能,但各有其特点,人们开发利用它们的手段也各不相同。
 
  从周边的的温泉、火山,人们可以意识到地球内部是一个火热的世界,地球内部蕴藏的巨大的天然热能就是地热能。目前国际上所指的地热资源是仅以地壳浅层5 km以内储存的天然热量1.42×1024 kJ为依据(这里统计量不包括浅层地能(热)的能量),它大约是世界油气资源所能提供能量的5万倍。
 
  国际上按照地热资源的温度不同,通常把热储温度大于150℃者称为高温地热能,小于150℃而大于90℃者称为中温地热能,小于90℃者称为低温地热资源地热温泉的下限温度定为25℃,也就是说,传统地热能把25℃以下温度的低温热能不列为其中。这样25℃作为浅层地能与传统地能的分界线。小于25℃的土壤砂岩地下水热能浅层地能(热)范畴。
 
  我国地质学家对深层地热能作出了估计:
 
  第一类地热资源温泉水热区)。全国水热区天然放热量达530万t标准煤。其中2 200处温泉年释放热能1.0×10的17次方 J,相当于354万t标准煤热量。水热区可采热量可达0.5亿t标准煤值。
 
  第二类地热资源是沉积盆地型的地热资源全国10大中型盆地2 000 m深度内总热水量约为6.285×10的13次方立方米,热能为7.36×10的21次方J,折合2 500亿t标准煤。在现有的技术条件下可以经济开采的热水量为4.9×10的11次方立方米,折合18.5亿t标准煤,目前经济开采量不到1%。
 
  第三类地热资源干热岩、地压地热资源(地下1 600 m以下),我国尚未开展研究,一口深井(数千米)钻探费用将近1 000万美元,美国1970年投巨资数亿美元开发,估算全美干热岩体中总能量可达l×10的25次方J,相当于1.7×10的15次方桶石油的耗量,它为全美已查明的石油储量的6万倍,估计钻探可及深度6 km内,全美干热岩体中至少有5×10的23次方J能量可利用,即相当于全美年能耗的6 000倍。正因为如此,欧共体投3亿美元支持德、法、英开展第三类地热资源的研究。
 
  目前,我国地热井约800眼,年开采热水量约1.5亿3,地热总装机容量2 282 MW,年采热约为10 531 GWh,居全球58个地热直接利用国家中的首位,其次是冰岛(装机1  167 MW,年产量7 482 GWh),虽然我国地热资源有限,与煤可探明储量数千亿吨相比,地热能比重不大,但远有前景,近有实效,意义重大,对局部地区甚至可以起到举足轻重的作用,地热能的应用仍在各种可再生能源中独占鳌头。
 
  热泵技术的成熟,为低温热能的利用创造了条件,它可以从大自然广泛存在的(以往常被人们忽视的)形形色色形式的低温资源吸取能量,并加以提升达到使用的程度。它很符合于建筑供暖(冷)和人们使用的生活热水的要求程度(冬季室温20℃左右,夏季27℃左右,生活热水45℃左右就可以了)。这是浅层地能(热)开发利用的重要方面。传统的深层地热直接利用后(供暖、洗浴、养殖……),回灌水的温度偏高,一般达到40℃左右,大大影响了地热能利用的经济性,不仅浪费,同时这么高的温度非同层回灌排入地下也破坏了地下水文地质环境。开发利用浅层地能(热)的热泵技术,作为深层地热利用的补充,为它开辟了一条回灌水温度梯级利用的新途径。既提高了其经济性,又防止了对地下环境的破坏(例如,天津市华馨小区地热供暖系统采用热泵梯级利用,尾水最低排放温度达10℃,利用温差80℃,充分地利用了地热资源,利用率由50%多提高到70%以上,增加供暖面积5.5万平方米)。