挖穿地球找能源?美國計劃鉆地20公里,釋放無限能源,是否靠譜?

曾經某個廣播節目當中播放了一段幾十秒的「詭異錄音」,使得大家都毛骨悚然,你知道這個聲音來自于哪里嗎?

正是來自當年前蘇聯鉆探的「 科拉超深鉆孔」,由于頗具傳奇色彩,它一度被人稱為 「地獄之聲」

以垂深計算,這個鉆孔仍是到達地球最深處的人造物

如今 美國也要開始「鉆孔」了,這次的鉆孔比前蘇聯鉆的那個還要 深得多。那麼,美國為什麼突然要開始「鉆孔」?鉆孔的深度是多少?真的比前蘇聯的那個鉆孔深得多嗎?美國掌握了某種高新鉆孔技術嗎?作為一個科學起步和發展較早的國家,美國在不少領域中確實擁有著 高新的技術

那麼,此次 鉆地20公里的計劃,真的是在挖穿地球尋找能源嗎?他們所說的釋放無限能源,到底靠不靠譜呢?

美國的「鉆孔」計劃

大家都知道,美國對于「資源」這一塊的把控一直都 很霸道。目前雖然他們對于石油、天然氣等化石能源的關注度依舊很高,但是同時也分出了大量的精力去探索全新的能源,尤其是 清潔可再生能源。這不, 地熱能就成了美國準備開發的「無限能源」。

入地下20千米處,率先在核聚變突破前實現「無限能源」

從英國的《每日郵報》的相關報道來看,美國一家名為「 Quaise Energy」的公司,宣布要使用「波鉆」技術, 鉆地20公里,釋放出地下的 無限能源。這消息一公布,立馬就引起了激烈的討論,為什麼呢?

Quaise Energy是一家隸屬于美國麻省理工學院的初創公司

畢竟目前人類鉆井的最深深度是俄羅斯Odoptu OP-11油井創造的,可深度也才 12345米。所以這家美國公司的鉆孔計劃,可是比現在的世界紀錄 多了將近8000米,這一巨大的差異使得人們非常懷疑他們是不是在「吹牛」。

世界紀錄目前處于封閉狀態,成為時代的烙印

畢竟我們都知道,越往深處鉆,就越熱,所以「鉆頭」往往 面臨著熔化的風險。那麼,這家美國公司到底是在「吹牛」,還是真的有了什麼高新的鉆孔技術?

咱們常說「沒有金剛鉆,別攬瓷器活」,這家成功獲得 4000萬美元融資的公司還真的有「金剛鉆」,不過他們稱這個金剛鉆 為「波鉆」技術。之所以宣布要鉆地20公里,就是依靠著這個波鉆技術的強悍。說到這,大家肯定疑惑,到底什麼是「波鉆」,好像單看名字看不出有什麼神奇的地方。

看圖片也不能看出其中奧秘

其實波鉆技術也可以稱為 毫米波鉆井技術,這是美國麻省理工學院的Paul Woskov在2008年時提出的。該技術的提出就是 為了克服激光波譜范圍的局限性,當然也可以增加鉆井的深度。此外,這種波鉆技術還能 節省成本,因為「鉆頭更換」的頻率明顯降低了,像之前鉆井那樣鉆頭掉落的情況應該也很少出現。

保羅·沃斯科夫在麻省理工學院

專家表示:毫米波鉆井技術是利用大功率毫米波回旋管發射機發射的毫米波電磁能強束熔化、蒸發巖石而進行鉆進。

一般來說,需要將 金屬波導管[插·入],需要注意的是和傳統的鉆探不同的是,導管和底部不是緊密接觸著的,而是 間隔了距離。這樣才能使毫米波強束擴散,起到良好的鉆井作用。并且從 熔化和蒸發這兩個字大家也能看出,這種波鉆技術實質上 不是在用蠻力「鉆孔」,而是通過讓底部升溫,來 將巖石「熔化蒸發」。畢竟如果是傳統鉆孔的話,不僅要克服越深越熱的自然條件,還要克服鉆頭在打鉆過程中釋放的巨大熱量。

模擬地下巖石融化

此外,尋常的大鉆還需要 一邊打一邊清理碎屑,而波鉆不僅能讓巖石熔化蒸發熔化,還能對蒸發后的 納米級巖石顆粒進行清除。這樣的話,工人鉆孔時不僅不用頻繁地清理殘渣,也不用更換鉆頭,大大提高了鉆孔的效率。

加熱等離子體的回旋加速器

綜上所述,這家公司 確實是有些實力的,就以「波鉆技術」的各種優勢來看,鉆地20公里對他們來說應該是 在能力范圍之內的!那麼,他們所要開發的地熱能真的是無限能源嗎?地熱能又能怎樣利用呢?

地熱能:看似有限,實則無限

地熱能是一種 高效且清潔的能源,符合當下世界能源結構改革的需求。

地熱資源

實際上地熱能來自 地球內部的熔巖,一般來說,它并不是無限的,因為地球每年釋放的能量是有限的。但是如果從人類可以開發使用的地熱能占比來和整個地熱能資源比起來,那真的 算得上是「無限」了。就算未來全人類一起開發地熱能,也只是九牛一毛罷了。

當然,不同深度的地熱能也被分為了不同的類型。具體可分為 淺層水熱型、中層水熱型、干熱型和深部超臨界型。所以大家不要覺得一定要鉆得特別深才能開發出地熱能,像20公里其實已經可以開發出地熱能了。

淺層地熱和深層地熱的介紹

據估算,世界范圍內5000米以淺深度地熱資源量約為15.5×10^25焦耳,相當于4948×10^12噸標準煤。中國是地熱資源大國,資源潛力占比接近全球的8%。

那麼,地熱能可以用來干什麼呢?接下來,我們就從地熱能的幾種直接利用形式來聊聊。首先就是 地源熱泵,這是地熱能利用 最廣泛的一種形式,裝機容量占總量的 73.6%。這些年,安裝熱泵的國家正在不斷增多,從2000年的26個到2020年已經增加至了54個,從這樣的增長就能看出地熱能用起來是真的很「香」!

采用熱泵原理,通過少量的電能輸出,實現低位向高位轉移

其次就是用于 養殖池和電纜管道加熱。這個裝機容量的增加指數雖然不如地源熱泵,但還是表現得 很不錯的。主要利用這種方式的國家有中國、美國、意大利和冰島等,經濟收益存在但是 并不明顯

養殖場發熱電纜電地暖順利完工

此外還有融雪、空間降溫、地暖、農作物烘干等領域都會用到地熱能,可見這種清潔能源的使用范圍還是 非常廣泛的。那麼,人們在這樣使用地熱能的情況下,節省了多少 化石能源呢?

相關資料顯示:2020年地熱直接應用消耗1020887萬億焦耳,每桶燃料油為61.5億焦,燃料用于發電,則每年可節省4.74億桶或6440萬噸石油。4.74億桶相當于1.6天的全球石油消費量。

化石能源的使用與排放導致全球變暖

從這一換算和對比就能看出來,地熱能的開發潛力是非常大的。如果說在未來人們可以 利用地熱能取代化石能源,那麼收益會增加,污染也會減少,這樣 一箭雙雕的好事也難怪各個國家都非常關注了。

實際上,除了 《每日郵報》在這次披露出來的美國公司準備鉆地開發地熱能的新聞,在很早之前,美國就已經注意到了地熱資源的珍貴,并且很早就開始開發了。從開發利用的年份來說,已經有將近 60年了

其實人類很早以前就開始利用地熱能,例如利用溫泉沐浴

美國的地熱能開發

咱們在上文提到了 裝機量,這其實就跟地熱開發有著密切的關系。從數據來看,2012年時,美國的地熱發電裝機容量就已經占到了 28.39%。憑著一己之力,占著 全球四分之一的份額,足以見得美國對地熱開發的重視。

值得一提的是,美國的地熱能開發不僅與這種能源優點眾多的本質有關,還 與政府的支持有著必然的聯系。早在上世紀地熱能處在研發階段時,政府就會 花式發放補貼,提供各種 實驗設備。后來到了消費階段時,為了鼓勵民眾使用地熱發電,還會提供消費補貼。

美國州政府理事會

總的來說,美國的地熱能發展 與政府的重視有分不開的關系,是因為有了政府的大力支持,地熱能的開發利用之路才會走得這麼順利。但美中不足的是,美國各個地區之間的發展 極度不平衡,導致地熱發電裝機容量基本 都位于西部的州,東部連「喝湯」的資格都沒有。

美國地熱發電裝機容量各州極度不平等

所以,美國目前為了應對這 一極度不平衡的情況,希望可以針對性地制定更好的措施。要知道,東部地區也有豐富的地熱資源,如果不開發那就是白白浪費了。


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