01

地球熱能知多少

地球構造板塊的交接處會有一些地球能量的外泄，比如劇烈的火山爆發(fā)。火山爆發(fā)噴出的熔巖改變著地貌結構，這是地核熱能溢出地表后的呈現(xiàn)形態(tài)。

劇烈的地熱能源外泄會危及地球生命，但也有很多地熱能源可以直接被人類利用。比如，冰島雖然天氣寒冷、潮濕又多風，但地表之下有著無窮無盡的熱量在蒸發(fā)。這個國家?guī)缀跛械慕ㄖ┡紒碜缘責崮埽疫^程中幾乎沒有任何碳排放。

1886 年，新西蘭的塔拉威拉火山噴出熔巖復原圖
（圖源：《知識就是力量》雜志）

冰島的地熱易取，并能被大量利用，原因是構造板塊和火山活動以蒸汽或熱液態(tài)水的形式將熱量從地核推向地表，而熱量溢出的位置接近地面。其實世界上有不少類似的地方都可以利用這些熱能，比如中國西藏的羊八井熱電站。

這么看來，任何地方只要想開采地下的地熱能，就要想辦法創(chuàng)造類似冰島的地熱條件：鉆過地下滿是高溫的巖石，巖石中要有空隙，用高溫高壓水蒸氣填滿那些空隙。這些條件看似簡單，然而世界上沒有多少地方天然就能具備，只能依靠技術創(chuàng)新實現(xiàn)。

冰島的地熱點冒出蒸汽（圖源：《知識就是力量》雜志）

02

怎樣利用地熱能源

地熱能源的利用效率非常高。比如，地熱能發(fā)電的能源利用率平均可以達到73%，有的國家和地區(qū)這一數(shù)字甚至可以達到90%。同時，地熱能在二氧化碳減排方面作用顯著。

目前地熱應用較多的是基于地面淺層的地熱供暖產(chǎn)業(yè)。在一些地區(qū)幾米或幾百米深的泥土下，可達到至少20攝氏度，地熱熱泵將水或者防凍液體通過管道在這層泥土里抽取能量，然后這些液體被泵送到當?shù)氐幕A設施中，擴散熱量后，再次在地面下穿梭吸收更多的能量，不僅運行成本低，它的節(jié)能性也是化石燃料的兩倍。

地熱供暖示意圖（圖源：《知識就是力量》雜志）

另一種地熱能源的利用就是建造地熱發(fā)電廠，利用地表深處幾百攝氏度的熱能發(fā)電。

03

地下鉆探有新招

冰島等一些國家的科學家開始嘗試利用新技術鉆井，探尋如何利用地下的熱量。他們的目標是利用這些熱量為能源匱乏的世界提供一部分動力。

首個實驗項目選擇在冰島一個火山巖附近鉆探一個深井。

他們利用了一些新技術。比如，高壓高溫鉆井技術，還有一種彎曲轉向鉆井技術，當無法直著向下鉆探時，可以轉動并控制鉆頭改變方向，非常精準地到達地下幾千米的確切位置。

彎曲轉向鉆井技術示意圖（圖源：《知識就是力量》雜志）

04

地熱能源的未來之路

盡管地熱能源是干凈、可再生的，但鉆取過程并不是完全無害的，鉆井會釋放出含有污染物的蒸汽，例如甲烷和硫化氫。幸運的是，新技術的出現(xiàn)已能戰(zhàn)勝種種挑戰(zhàn)，如排放控制系統(tǒng)可以捕獲污染物，電磁檢測可以幫助檢測地震風險等。

成熟的石油及天然氣產(chǎn)業(yè)加入進來后，也會大大加速這種綠色能源的發(fā)展。

石油天然氣行業(yè)和深度地熱勘探有很多技術應用是相通的
（圖源：《知識就是力量》雜志）

責任編輯｜王佳穎 岳煥琦

運營編輯｜岳煥琦 李元龍
質量審核 | 業(yè)蕾
文章來源 | 《知識是力量》雜志《新型能源竟在“腳下”》，文圖/王治鈞，有刪改，原創(chuàng)作品轉載請注明來源。

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