绿色能源:地热可分更大一杯羹
在我们的脚下有一个隐藏的能量来源——地热能,但我们大多数人都将之忽略了。忽略它的原因有很多,比如说,这种能源太深、太昂贵,等等。毕竟,地热能比起风能或太阳能似乎更加挑战人们的想象力,也正因为此,地热能的开发和应用并不在许多人的考虑范围之内。
地热究竟都可以提供些什么?从本质上说,地热是一种热源,可以采用蒸汽驱动涡轮机的方式进行发电。由于地心温度高达5000摄氏度,因此可以说这是一个巨大的热源。能否以适当的方式获取蒸汽和发电所需的温度,决定了地热能的经济性。
如今,很多国家利用沿地球构造板块边缘的地热能进行发电,如美国西海岸、东非大裂谷等;而有的国家即使没有明显火山分布带也在利用地热能发电,如德国和法国。当然,后者需要更深的钻探、更复杂的技术。但即便如此,地热能仍不失为一种高效并具有竞争力的能源形式。
地热能尚未得到大力开发的应用是将地热直接用于各种用途的供热,比方说,建筑物房屋采暖、农产品温室保温、用水加热、食品脱水烘干,亦或各种制冷需求等。仅在欧洲,供热和制冷就占所有能源需求的一半左右,这其中包括运输和发电领域的能源需求。由此可见,供热制冷在能源结构中的显著地位。在气候变化的背景下,供热和制冷行业在减少碳排放方面,即便不能扮演极其关键的角色,也将发挥重要作用。
目前,全球约有百余个国家直接将地热能用于供热(或制冷),或需要热能的其他工业应用。其中冰岛是大家较为熟知的直接应用地热的范例。虽然紧贴北极圈,全年低温,但凭借丰富的地热资源,冰岛几乎所有游泳池都在户外,而且全年开放,蔬菜在温室中种植。相比之下,肯尼亚在直接应用地热方面则较少人知晓。其实,肯尼亚在利用地热进行温室作业方面十分成功。温室夜间需要供热和照明,虽然肯尼亚白天气温很高,但其夜间需要开采地热能以满足温室供热和照明的需要。
目前,有27个国家用地热发电,2018年底全世界地热发电装机容量达到14600兆瓦。在10年时间里地热装机增长了约4300兆瓦,由此可见,地热发电增长较为稳健,但与其他可再生能源技术相比,显然增速还不够快。在过去10年间,开展地热发电的国家名单中只新增了两个国家,他们分别是智利和克罗地亚。全球地热装机最大的国家是美国,其次是印度尼西亚和菲律宾,土耳其紧随其后,该国地热发展与过去相比取得了令人难以置信的增长。在政府的 支持下,受上网电价补贴和其他优惠激励政策的推动,土耳其在较短的时间内一跃成为少数几个热电装机超过1000兆瓦的国家之一。
ThinkGeoEnergy的研究显示,如果开发规划得以实施,开展地热发电的国家数量有望增加到82个。印度尼西亚、肯尼亚、埃塞俄比亚和北美地区将成为未来主要的地热增长市场。
在一些国家,地热能对能源结构的意义重大。以肯尼亚为例,肯尼亚地热发电虽然装机仅占全国发电装机总量的30%左右,但已经取代了因干旱而时常不稳定的水力发电,通常可提供该国50%以上的电力需求。正如国际能源署所言:“地热发电厂不受气候变化影响,可保证稳定的电力输出,实现较高的容量系数(60%~90%),地热发电技术适合基本负荷生产。”其他利用地热能的国家还包括冰岛、菲律宾,萨尔瓦多、新西兰和哥斯达黎加等。随着加勒比地区地热规划项目的实施,该地区的一些岛国有望以地热发电取代昂贵的柴油燃料发电,最终实现所有电力全部由地热能供应。
为了实现可持续发展和开发清洁能源,荷兰温室部门也开始利用地热能进行供热。在欧洲,多个国家都致力于将地热能应用于区域供热。在中国大规模的区域供热中,地热供暖在多个城市和地区推广,以减少煤炭使用、改善空气质量。
在农产品领域,地热能在温室保温之外还有其他重要作用,比方说用于土壤施肥,用于农产品收割后的脱水(如干燥西红柿等)。在食品加工领域,地热能可用于牛奶巴氏杀菌和相关应用。如今,我们只是在探讨地热能利用的整体潜力,特别是地热能的直接应用。我们看到了地热开发许多创新方向,主要包括:降低钻井成本,利用超临界热量来提高每口井的产量,发现从地表以下获取热能的新方法,项目开发中的新商业模式以及新的融资模式等。未来地热发电会出现多大的增长,这在很大程度上取决于世界各国对地热的政策支持力度,以及地热是否能在未来能源供应中发挥重要且基础的作用。
- 标签:地热发电站能量来源
- 编辑:王虹
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