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      教育培訓(xùn) > 為什么不用地球地底下的高溫。用來發(fā)電?

      為什么不用地球地底下的高溫。用來發(fā)電?

      2020-08-31 16:40閱讀(150)

      為什么不用地球地底下的高溫。用來發(fā)電?:地球地底下1000到6000℃的高溫物質(zhì)為什么沒拿來發(fā)電?為什么不把地球地底下的高溫物質(zhì)用來發(fā)電?首先,肯定不是我們不

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      地球地底下1000到6000℃的高溫物質(zhì)為什么沒拿來發(fā)電?

      為什么不把地球地底下的高溫物質(zhì)用來發(fā)電?首先,肯定不是我們不愿意將其加以利用;其次,那些位于地底980千米之下的高溫物質(zhì)本身,理論上應(yīng)該也可以通過一些技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)發(fā)電。但是,迄今為止,還并沒有哪個(gè)國(guó)家、又或是哪個(gè)人可以完成這一能量轉(zhuǎn)換過程。那么,地球地底下1000到6000℃的高溫物質(zhì)都處于什么位置,為什么我們?nèi)祟悷o法將其利用起來轉(zhuǎn)化為電能?

      地底下1000到6000℃的高溫物質(zhì)在哪里

      放眼整個(gè)太陽(yáng)系的類地行星,地球無疑是其中密度、質(zhì)量和直徑最大的一個(gè)。倘若你對(duì)地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有所了解,便會(huì)知道從地表到地心,分別是地殼、地幔和地核。而那些地底下1000到6000℃的高溫物質(zhì),便處于地幔和地核區(qū)域。

      這些區(qū)域中的物質(zhì)形態(tài)復(fù)雜,有熔融物質(zhì)、液態(tài)物質(zhì),也有固態(tài)物質(zhì),它們的溫度都達(dá)到了數(shù)千攝氏度。在地球所有內(nèi)部組成部分中,地幔是質(zhì)量和體積最大的一層,其厚度大約在2900千米左右。地幔這一層的溫度特別高,最低1000℃到最高3000℃。

      如果你對(duì)這樣的溫度沒什么概念,大概就是能夠把我們覺得很堅(jiān)硬的巖石都融化的那種溫度。雖然地幔的局部區(qū)域存在熔融狀態(tài)的物質(zhì),但這里的物質(zhì)整體上還是具有可塑性,并沒有因?yàn)楦邷鼐捅3忠后w狀態(tài)的它們,通常呈現(xiàn)為可塑性固態(tài)。

      而溫度可以達(dá)到6000℃的地方,則位于地球的地核(平均厚度在3400公里左右)。并且,地核的每一層在物質(zhì)狀態(tài)上又有所不同,位于大約2080公里厚的外地核中的物質(zhì),主要是由可以流動(dòng)的液態(tài)物質(zhì)填充;而其大約1250公里的固態(tài)球心,則主要由鎳和鐵等金屬物質(zhì)元素組成。

      用980千米之下的高溫物質(zhì)發(fā)電和地?zé)崮懿煌?/span>

      既然地底980千米之下存在的物質(zhì)都擁有如此高的溫度,那么,為什么沒有人將其利用起來發(fā)電呢?首先,從操作的難易度來說,這些溫度達(dá)到1000℃以上的區(qū)域,高溫和高壓是同時(shí)存在的。

      比如,地幔中的壓力就達(dá)到了50萬到150萬個(gè)大氣壓,這樣的氣壓環(huán)境會(huì)導(dǎo)致物質(zhì)的熔點(diǎn)變高。雖然,地核中物質(zhì)的溫度可以達(dá)到6000℃,但其中心壓力更是達(dá)到了350萬個(gè)大氣壓。這樣的極端高溫高壓環(huán)境,對(duì)于時(shí)間較短的作用力來說,它的硬度超越了鋼鐵。

      其次,就我們?nèi)祟惸壳暗目茖W(xué)技術(shù)來說,暫時(shí)也沒有什么作業(yè)工具,可以深入到地球內(nèi)部的這些高溫區(qū)域。而且,從發(fā)電成本來說,這樣的取材方式明顯不如目前被廣泛運(yùn)用的水力發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電更低。所以,不管是從客觀條件、現(xiàn)有水平,還是發(fā)電耗費(fèi)的成本來說,將地底下980千米處的高溫物質(zhì)用來發(fā)電,至少在目前來看還并不現(xiàn)實(shí)。

      這個(gè)時(shí)候可能有的人會(huì)提出質(zhì)疑了,地?zé)崮懿痪褪菑牡厍虻貧こ槿〕龅奶烊粺崮,為什么這些會(huì)導(dǎo)致火山爆發(fā)的熔巖就能被利用起來?這個(gè)問題的答案其實(shí)很簡(jiǎn)單。從深度這個(gè)角度來說,地殼位于地球內(nèi)部的最外層,距離地面只有1到5公里左右。此時(shí)的熱力已經(jīng)被轉(zhuǎn)移到距離地面很接近的地方,而被高溫熔巖加熱了的地下水會(huì)滲出地面。

      從地?zé)崮艿姆植紒碚f,主要集中在火山和地震的多發(fā)區(qū),倘若要對(duì)地球每年傳遞到地面的熱能進(jìn)行數(shù)值體現(xiàn),那么大約是在100PW·h。而地?zé)崮鼙闶菑倪@些熱源中直接提取能量,只要我們的提取速度慢于其補(bǔ)充速度,地?zé)崮鼙闶且环N可再生的資源。這樣的方式在操作層面來說相對(duì)更簡(jiǎn)單,包括發(fā)電成本也在可控范圍之內(nèi)。

      容易控制和轉(zhuǎn)換的電能廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域

      在我們每個(gè)人的日常生活中,電能都扮演著尤為重要的角色,照明、通信和動(dòng)力等各大領(lǐng)域。包括科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛躍,其實(shí)都離不開電能的突出貢獻(xiàn)。而大家平時(shí)生活中用到的電能,則主要都是通過其他能量形成轉(zhuǎn)換而來。

      相信很多人都知道,水力發(fā)電、熱能發(fā)電、原子能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電這幾種主要的能量轉(zhuǎn)換方式。千瓦時(shí)(kW·h)或焦耳(J)都是電能的單位,電能也可以通過公式 W =P·t = U·I·t 來計(jì)算,而1度(電) = 1 kW · h = 3.6 ×10^6 J。當(dāng)耗能或供能元件的功率為1000 W時(shí),消耗或發(fā)出的電能量會(huì)達(dá)到每小時(shí)1度。

      任何類型的發(fā)電,本質(zhì)上都不過是其他能源形式,在通過發(fā)電動(dòng)力裝置的工作之后轉(zhuǎn)換為了電能。比如,風(fēng)能、海洋能、水能和地?zé)崮艿饶茉葱问剑,目前人類使用的其他能源大多為可再生資源,而并存儲(chǔ)量越來越小的化石燃料。截至目前,世界各地都主要使用的發(fā)電形式有三種,它們分別是核能發(fā)電、水力發(fā)電和火力發(fā)電。

      而哪一種發(fā)電方式占比更高,則存在明顯的地區(qū)差異性。比如,日本和德國(guó)60%的電能都是通過火力發(fā)電的方式獲取,而法國(guó)和瑞士則分別主要采用核能發(fā)電和水力發(fā)電的方式。中國(guó)是一個(gè)人口大國(guó),這片土地全年的發(fā)電量占據(jù)了全世界總發(fā)電量的四分之一左右,近14億的龐大人口數(shù)量依然實(shí)現(xiàn)了全民通電的現(xiàn)狀。

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      運(yùn)氣好,是可以用地球地?zé)醽戆l(fā)電的。一般來說,沿地層的深度方向,每增加100m,溫度會(huì)升高1℃,不同區(qū)域會(huì)有變化,但幅度不大。要把地層地?zé)豳Y源帶到地面,一般用水作為介質(zhì)。所以,要到高溫區(qū)域,超過100℃,可能要鉆孔10多千米。鉆孔深度越大,摩擦阻、扭矩要求越大,目前,鉆到5千米已極為困難。同時(shí),隨著深度的增加,造價(jià)也程幾何級(jí)數(shù)上升,經(jīng)濟(jì)上劃不來。所以,現(xiàn)階段,只有極少部分地?zé)豳Y源埋深淺的區(qū)域可能用來發(fā)電。您說是這個(gè)理嗎?

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      地底下的高溫能源,我們現(xiàn)在能夠利用的也僅僅是地?zé)豳Y源。地?zé)豳Y源不僅是一種可以供發(fā)電、供暖的清潔能源,而且還可以提取部分鹵素和鹽類作為工業(yè)原料,另外還可以用作保健康復(fù),可謂功能強(qiáng)大、安全可靠,還不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染,受到世界各國(guó)越來越廣泛的應(yīng)用。

      從地?zé)崮艿漠a(chǎn)生原理來看,它是由地球內(nèi)部熔融巖漿以及放射性物質(zhì)衰變作為能量來源,在地球板塊構(gòu)造邊緣逐漸聚集和存儲(chǔ),具有較高溫度和壓力的資源。從地?zé)崮艿慕M成看,包括地?zé)崴Y源、地?zé)釅毫Y源、干熱巖和熔巖4大類。

      從目前世界各國(guó)對(duì)地?zé)崮艿拈_發(fā)利用來看,還都處于初級(jí)階段,也就是說利用的大多還是地?zé)崴Y源,雖然地?zé)嵴羝容^容易被開發(fā)利用,但它的儲(chǔ)量很少,僅占已探明地?zé)豳Y源總量的千分之五左右。對(duì)于地壓、熔巖、干熱巖這些富含更高、更大能量的資源利用,可惜目前都還在理論探索階段。

      目前,世界上一些國(guó)家已經(jīng)把建設(shè)地?zé)岚l(fā)電站,作為利用地?zé)崴Y源的一種重要方式,全球已經(jīng)建設(shè)完成150多座。利用地?zé)岚l(fā)電,主要就是利用地下熱水和蒸汽作為動(dòng)力源,基本原理與火力發(fā)電類似,都是把熱能轉(zhuǎn)換成為機(jī)械能,再把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。與傳統(tǒng)火力發(fā)電相比,地?zé)岚l(fā)電具有無污染、投入少、成本低等特點(diǎn)。相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,我們對(duì)4大類的地?zé)豳Y源的開發(fā)利用能力肯定會(huì)越來越高,地?zé)岚l(fā)電規(guī)模勢(shì)必也會(huì)越來越大,屆時(shí)的地球能源危機(jī)一定大大緩解。

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      首先不得不承認(rèn),用地底的高溫發(fā)電是一個(gè)一本萬利的好想法,當(dāng)前世界上很多地?zé)岚l(fā)電站都發(fā)揮著巨大作用,但目前不是人類不想擴(kuò)大利用,而是地?zé)崮茉从泻艽蟮募夹g(shù)壁壘。首先說一下當(dāng)前世界上存在的地?zé)崮茉窗l(fā)電站現(xiàn)狀,以我國(guó)西藏的羊八井發(fā)電站為例,當(dāng)年的建設(shè)更多是被動(dòng)選擇地址,因?yàn)榇颂幍責(zé)崮茉淳嚯x地表很近(類似火山溫泉),開發(fā)技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單,深入地下40米就能獲得150度以上的高溫,但如果此處的地殼是正常深度,沒有熱源上升,就無法建設(shè)地?zé)崮茉窗l(fā)電站,所以位置選擇上不能自主。

      再說一下正常情況下的地?zé)崮茉,我們所說的地?zé)崮茉雌鋵?shí)是指地幔以及地殼的熱量,地慢熱量可以輕松達(dá)到1000度以上,而地核甚至可以達(dá)到6000度。如此高熱的能源我們根本就夠不著,因?yàn)榈蒯R陨系牡貧て骄穸葘⒔?0公里,大陸地殼更是在35公里以上,雖然現(xiàn)在地質(zhì)勘探技術(shù)已經(jīng)非常成熟,但是要穿過這么遠(yuǎn)的距離還是一個(gè)技術(shù)壁壘,成本與風(fēng)險(xiǎn)都非常高。

      即便未來有一天設(shè)備能夠穿過此深度,但是在熱量獲取上也力不從心,因?yàn)楫?dāng)前人類所能開發(fā)的材料當(dāng)中,很少有普通材質(zhì)能克服千度以上的高溫。比如,鐵的熔點(diǎn)溫度在1400度左右,但未達(dá)到熔點(diǎn)之前,不代表不會(huì)變軟。雖然人類當(dāng)前也能開發(fā)出高熔點(diǎn)材料,比如鈦合金,熔點(diǎn)可以達(dá)到4000度以上,但是開發(fā)成本與獲得能源不成正比。

      歡迎點(diǎn)擊關(guān)注,留言一起探討。

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      答:這叫地?zé)岚l(fā)電,其原理和火力發(fā)電一樣,只是熱源不同而已;目前地?zé)岚l(fā)電主要受技術(shù)條件的限制,導(dǎo)致發(fā)電成本高,技術(shù)難度大,熱電轉(zhuǎn)化效率低,風(fēng)險(xiǎn)大、地域限制等等,使得地?zé)岚l(fā)電還沒有達(dá)到大規(guī)模應(yīng)用。


      地?zé)崮?/span>

      在地球內(nèi)部,有著取之不盡、用之不竭的熱能,比如地殼之下10公里處,就有接近200℃的溫度,而在地幔之中,溫度達(dá)到了1000~3000℃,在地球中心處,溫度更是高達(dá)6000℃,比太陽(yáng)表面溫度還略高。

      地球內(nèi)部之所以能保持?jǐn)?shù)十億年的高溫,主要是因?yàn)榈厍騼?nèi)部的放射性元素發(fā)生衰變,持續(xù)釋放了大量能量,將來還會(huì)持續(xù)數(shù)十億年的時(shí)間。

      那么我們能利用地球內(nèi)部的熱量來發(fā)電,然后解決人類的能源危機(jī)嗎?比如在火山口建立發(fā)電廠,然后利用火山口的熱能來發(fā)電。

      理論上是完全可以的,目前的地?zé)岚l(fā)電技術(shù),就是對(duì)地?zé)崮艿睦梅绞街,地(zé)岚l(fā)電沒有火力發(fā)電那樣的廢物排放,也不像水力發(fā)電那樣影響生態(tài)環(huán)境,地?zé)岚l(fā)電可以說是非常理想的清潔能源之一。


      地?zé)岚l(fā)電

      地球由地殼、地幔和地核組成,在陸地上,地殼的平均厚度高達(dá)40公里,地幔的平均厚度有2865公里,地幔處的溫度雖然很高,但是壓力高達(dá)10萬個(gè)大氣壓以上,根本無法進(jìn)行直接利用,更別說壓力和溫度更高的地核了。

      只有在地殼內(nèi),有些地方特殊的地質(zhì)結(jié)構(gòu),使得地幔中的熱能被傳送到接近地面的地方,比如地下水在接近地下高溫熔巖時(shí),會(huì)變?yōu)樗魵廨斔偷降孛,有些則形成溫泉,我們就可以直接加以利用。

      目前,地?zé)岚l(fā)電的原理,是把水注入到巖層當(dāng)中,利用地?zé)崮墚a(chǎn)生高溫蒸汽,然后再把高溫蒸汽抽出來交換熱量進(jìn)行發(fā)電,實(shí)現(xiàn)熱能向電能的轉(zhuǎn)換。

      我國(guó)在喜馬拉雅山地帶,以及臺(tái)灣地區(qū)都有相應(yīng)的地?zé)岚l(fā)電廠,比如西藏就有著名的羊八井地?zé)犭娬,建設(shè)于1977年,至今還在為西藏人民提供源源不斷的電力。

      目前全世界有超過150座的地?zé)岚l(fā)電廠,而且近年來隨著化石燃料成本的提高,地?zé)岚l(fā)電的建設(shè)也在增速,預(yù)計(jì)未來全球地?zé)岚l(fā)電能占總電量的10%以上,成為人類能源的重要支柱之一。


      地?zé)岚l(fā)電缺點(diǎn)

      目前,全世界的地?zé)岚l(fā)電技術(shù)處于初級(jí)階段,還有很多問題等待完善和解決,比如:

      (1)地域限制

      很多地?zé)岚l(fā)電廠需要建設(shè)在火山活動(dòng)頻繁的地區(qū),雖然一些新型熱發(fā)電技術(shù)比如“熱干巖過程法”,可以不受地域限制,但是需要把水注入地下5公里深處,建設(shè)成本大大增加。

      (2)建設(shè)成本高

      地?zé)崮艿拈_采需要鉆深井,這會(huì)耗費(fèi)大量的金剛石鉆頭,而金剛石鉆頭是非常昂貴的,建設(shè)初期的投入成本非常高。

      (3)轉(zhuǎn)換效率低

      由于只能在地殼中利用地?zé)崮,所以無法把水加熱到火電廠那樣的高溫高壓,這使得地?zé)岚l(fā)電中對(duì)熱能的利用效率很低。

      (4)風(fēng)險(xiǎn)大

      由于地?zé)崮荛_采的最佳場(chǎng)合,是火山活動(dòng)頻繁的地區(qū),所以在這里建設(shè)地?zé)岚l(fā)電廠,也有一定的風(fēng)險(xiǎn),說不定哪天就地震或者火山爆發(fā)了。


      我的內(nèi)容就到這里,喜歡我們文章的讀者朋友,記得點(diǎn)擊關(guān)注我們——艾伯史密斯!

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      為什么不用地球地底下的高溫。用來發(fā)電?

      準(zhǔn)確的說以現(xiàn)代科學(xué)的技術(shù)水平來說,地?zé)岬睦煤桶l(fā)電已經(jīng)成了一件非常普遍的事情,全球地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量已經(jīng)超過50,761.02MWt,這也是一個(gè)不小的數(shù)字,但從地球內(nèi)部向地表傳導(dǎo)的功率高達(dá)100PW·h,但在絕大部分地區(qū)相當(dāng)分散,難以利用,下文我們就來了解下為什么不直接去利用地球內(nèi)部的高溫發(fā)電!

      地?zé)豳Y源利用方式

      地?zé)崾且环N利用歷史非常悠久的資源,至于多久我們實(shí)在難以考證,因?yàn)楹茈y去查核原始人泡溫泉的歷史!現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展了數(shù)千年,但我們利用地?zé)岬姆绞絽s沒有多大改變,溫泉是地?zé)崧额^處,我們利用地?zé)嵋仓荒茉谶@些距離地表比較近的地?zé)豳Y源!

      利用天然地下水地?zé)岬陌l(fā)電方式

      方式一是利用高溫的地?zé)釃娙,直接利用,或者加熱介質(zhì)(比如沸點(diǎn)比較低的介質(zhì))的方式來蒸發(fā)形成高壓蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)工作發(fā)電的一種方式,這種模式對(duì)地?zé)岬臒崴疁囟纫笙鄬?duì)較低,能夠發(fā)電的地?zé)豳Y源范圍比較大,但這種并非直接利用熱水和水蒸氣,介質(zhì)的穩(wěn)定性和污染是一個(gè)問題,并且在功率上也不可能做大太大。

      利用地下干熱巖層注水回收方式發(fā)電

      這種方式在干熱巖層中注水,然后回收高溫高壓的熱水資源,其實(shí)這和第一種直接利用是類似的,只不過這種需要注水,沒錯(cuò)在這里注水是合法的,而且需要高壓水泵,這技術(shù)也不容易!不過更關(guān)鍵的是找到干熱巖層,而且干熱巖層的熱容量也是一個(gè)問題,否則注水下去就冷卻了,一錘子買賣那就徹底虧大本了!

      • 羊八井地?zé)犭姀S

      羊八井地?zé)崾窃?970年代被發(fā)現(xiàn)并提起建設(shè)的,1975年西藏第三地質(zhì)大隊(duì)在羊八井打出了第一口濕蒸汽(含有飽和水的蒸汽叫濕飽和蒸汽)井,同年9月份300千瓦地?zé)岚l(fā)電機(jī)組成功發(fā)電,1976年中國(guó)大陸首臺(tái)兆瓦級(jí)機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電.

      1985年羊八井地?zé)犭姀S撞擊容量已經(jīng)達(dá)到了10兆瓦,并通過110千伏線路想拉薩市輸電,占當(dāng)年拉薩電網(wǎng)總發(fā)電量39.7%。到2006年底,羊八井電廠完成裝機(jī)容量24180千瓦,年發(fā)電量1.097億千瓦時(shí),累計(jì)發(fā)電量18.4億千瓦時(shí),羊八井地?zé)犭姀S是目前中國(guó)最大的地?zé)嵩囼?yàn)基地,也是目前世界上唯一一家利用中溫淺層熱儲(chǔ)資源開展工業(yè)性發(fā)電的電廠,西藏自治區(qū)地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量位居中國(guó)第1位。

      2015年全球地?zé)嶂苯永玫臄?shù)據(jù)

      為什么到處都有的地?zé)豳Y源,只有特定的地方才能利用呢?

      從地球結(jié)構(gòu)上來看幾十千米深時(shí)溫度就已經(jīng)超過數(shù)百度,如果要更高溫,那么繼續(xù)深入即可,終有一處高溫能滿足你那變態(tài)的要求,一直到地核附近5500攝氏度,相信地球上沒有任何一種物質(zhì)能受得了如此環(huán)境!但地?zé)岬睦脜s不是處處,而是需要某些特殊的環(huán)境才可以!

      • 成本與技術(shù)是制約地?zé)豳Y源利用最大的問題

      之所以去找那些地?zé)崧额^的位置或者找淺層地?zé)豳Y源,完全是因?yàn)槌杀竞图夹g(shù)不足,比如人類鉆探技術(shù)只能到達(dá)地下13千米左右的位置,這個(gè)成本需要多少錢前蘇聯(lián)是最清楚不過,科研可以,但如果要將其轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)力,那么就需要講究投入產(chǎn)出比。

      科拉深鉆孔的反復(fù)鉆探線路

      那么去哪里找這些距離地表最近的地?zé)豳Y源呢?在中國(guó)就是青藏高原,但這里有一個(gè)問題,青藏高原所在地幾乎沒有人煙,而且生態(tài)極其脆弱,地形又非常復(fù)雜,地?zé)崂脴O為困難,比如青海共和盆地在3750米處發(fā)現(xiàn)溫度在275度的干熱巖資源但卻難以大規(guī)模利用就是這種尷尬境地!

      淺層地?zé)豳Y源幾乎都集中在西藏,當(dāng)然如果技術(shù)上能輕松突破10千米的話,那么全國(guó)可利用的地方就多了!有資源的地方不好利用,即使用了輸電成本也極高,而東南沿海又沒有淺層地?zé)豳Y源,這就是在現(xiàn)代技術(shù)框架下受到嚴(yán)重制約的地?zé)崂矛F(xiàn)狀。

      • 冰島地?zé)崂?/li>

      全球地?zé)崂米钇占暗膰?guó)家是冰島,也是國(guó)際能源署所統(tǒng)計(jì)的國(guó)家中可再生能源占比最高的國(guó)家,2014年,一次能源使用量的85%來自本地可再生能源,其中66%是地?zé)。也就是說50%左右的能源即來自地?zé)。冰島的電力系統(tǒng)已經(jīng)完全是可再生能源發(fā)電,來源是水電和地?zé)岚l(fā)電,風(fēng)電占比忽略不計(jì),燃油發(fā)電機(jī)僅僅以數(shù)字告訴大家它還存在。

      簡(jiǎn)單的說假如全球石油煤炭供應(yīng)中斷,估計(jì)只有冰島能活下來哈!主要原因是冰島整個(gè)國(guó)家都處在熱點(diǎn)之上,冰島的火山多就是證據(jù),當(dāng)然他們也得擔(dān)心火山噴發(fā)帶來的巨大影響,比如冰島的埃亞菲亞德拉冰蓋火山在2010年4月14日開始大規(guī)模噴發(fā),火山灰迫使歐洲多國(guó)關(guān)閉機(jī)場(chǎng),航空業(yè)遭重創(chuàng)。這座火山在同年5月初再度劇烈噴發(fā),導(dǎo)致歐洲多國(guó)機(jī)場(chǎng)再次關(guān)閉!

      2010年冰島埃亞菲亞德拉冰蓋火山噴發(fā)

      太空拍攝的2010年冰島埃亞菲亞德拉冰蓋火山噴發(fā)

      好吧,冰島獨(dú)家享受地?zé)豳Y源,后果卻得全球承擔(dān),這未免太便宜他們了是吧!

      地球內(nèi)部的熱量來自哪里?真的用不完嗎?

      地球內(nèi)部的熱量有兩個(gè)來源,一是引力坍縮能,這是繼承于地球形成的時(shí)期的熱量,二是放射性物質(zhì)的衰變,前者占總量的20%,后者占總量的80%,當(dāng)前地球歷史已經(jīng)走過46億年,即使半衰期最久的放射性物質(zhì)也早已過半,因此在未來地球的產(chǎn)熱機(jī)制將會(huì)逐漸退化,而且由于內(nèi)核也在向地表散發(fā)熱量,因此未來地核會(huì)逐漸變冷!

      時(shí)間需要多久呢?大約還有二十幾億年才會(huì)導(dǎo)致未來地球的溫度將再也無法提供流動(dòng)產(chǎn)生磁場(chǎng),簡(jiǎn)單的說未來地磁場(chǎng)會(huì)消失,提供保護(hù)作用的磁場(chǎng)消失會(huì)對(duì)地球生命產(chǎn)生嚴(yán)重影響,比如高能粒子可能會(huì)直達(dá)地表,也能碰撞大氣使其加速逃逸。

      我們利用地?zé)釙?huì)加速地核變冷嗎?答案是肯定的,但就像太平洋里舀幾瓢水用用,根本不會(huì)影響太平洋啥時(shí)候干涸,即使要干也不是你這幾瓢水導(dǎo)致的。所以地?zé)崮苓是大有可為的,更不需要擔(dān)心地球被折騰冷了。

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      為什么不用地球內(nèi)部的高溫用來發(fā)電?

      地球內(nèi)部的高溫是不能用來發(fā)電的。

      地球內(nèi)部壓力太大,任何鉆頭都會(huì)溶化掉,不能開采。

      那么地?zé)豳Y源就不能利用嗎?

      地球上有許多地殼裂縫,巖漿從裂縫中得到凝固,但是溫度極高,地下水流到這里被烤熱噴出地面形成熱泉。

      這點(diǎn)裂縫里的熱量不能發(fā)出多少電來,主要是旅游觀光用。

      能不能大量開發(fā)呢?

      不能!

      裂縫大了,火山爆發(fā)。

      能不能利用海底火山來發(fā)電呢?

      也不行!

      大量的海水會(huì)使海底火山迅速凝固,而彌合成為一個(gè)小裂縫,而這里的溫度極高,但是不能開發(fā)發(fā)電。

      地球內(nèi)的巖漿會(huì)不會(huì)完全冷卻呢?

      隨著時(shí)間的推移,總會(huì)有這么一天的到來。

      當(dāng)?shù)厍騼?nèi)部巖漿冷卻后地球開始了另一種變化,堅(jiān)硬的地球內(nèi)部,巖石內(nèi)應(yīng)力會(huì)使地球裂開,分裂成為許多塊,引力減弱,地球開始瓦解,成為一群巖石,微弱的自我引力一盤散沙般的漂浮在太空中,被別的星球撕裂,成為無數(shù)的流星消失在許多的星球表面。

      太空中有許多的流星,它們來源于冷卻的星球分裂。

      太空每時(shí)每刻都在演繹著誕生于死亡,這就是宇宙的變化規(guī)律,不是人類能夠掌握的。

      人類的眼光總是淺薄無知,看不見遙遠(yuǎn)的未來。

      未來是什么樣子,從來不去考慮。

      本想找到幸福,其實(shí)災(zāi)難立即降臨而來!

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      我們的地球是一個(gè)半徑6371km的巖石金屬星球,雖然從太空拍攝的地球呈現(xiàn)完美的球形,但事實(shí)上地球形狀有點(diǎn)像一個(gè)水蜜桃

      在地球內(nèi)部存在著巖漿等高溫流體,-10公里處溫度接近200℃,但前蘇聯(lián)當(dāng)年費(fèi)盡心思打下的科拉超深鉆孔也不過-11公里多一點(diǎn),因此利用這個(gè)深度的熱能并不容易。

      位于地殼之下的地幔層平均溫度達(dá)到了驚人的3000℃,而核心區(qū)域的放射性元素衰變帶來的巨量熱能將地核溫度長(zhǎng)時(shí)間保持在了6000℃左右,而且理論地核區(qū)域還是處于失重狀態(tài)下的特殊區(qū)域。

      在一些特殊地質(zhì)構(gòu)造的區(qū)域中,來自深層次地幔的熱能傳導(dǎo)到了地殼進(jìn)而加熱了某一區(qū)域的地表,我們熟知的溫泉就是“特殊構(gòu)造”的外在表現(xiàn)之一,如果地?zé)釁^(qū)范圍內(nèi)沒有水資源,那么人類就可以通過打孔然后注水的方法獲得蒸汽,這些蒸汽會(huì)推動(dòng)轉(zhuǎn)子進(jìn)而產(chǎn)生電流。


      我國(guó)西藏和臺(tái)灣的一些地?zé)釁^(qū)都建有地?zé)岚l(fā)電站,但總體而言地?zé)岚l(fā)電還只是現(xiàn)有發(fā)電方式的一種補(bǔ)充,而且地?zé)岚l(fā)電站的建造和維護(hù)也是一項(xiàng)投資巨大的工程,同時(shí)發(fā)電站所處的地?zé)釁^(qū)還有地震的風(fēng)險(xiǎn)。

      總體來說地?zé)岚l(fā)電的前景遠(yuǎn)不如風(fēng)能太陽(yáng)能甚至潮汐能,而以上這些發(fā)電方式在未來的可控核聚變反應(yīng)堆面前都是渣渣。

      2050年左右可控核聚變反應(yīng)堆研制成功后,地球上豐富的氫元素將在高溫高壓下持續(xù)進(jìn)行可控核聚變反應(yīng),初步預(yù)計(jì)可控核聚變實(shí)現(xiàn)后的人類在數(shù)百萬乃至上千萬年內(nèi)都不用擔(dān)心能源危機(jī)。

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      地?zé)崮壳霸诳稍偕茉搭I(lǐng)域是一個(gè)次要的角色,在解決能源問題從來沒有出現(xiàn)過它。 地?zé)崮苁堑厍蜃匀粺崃康囊徊糠,通過巖漿流、傳導(dǎo)或?qū)α鲝牡厍騼?nèi)部的高溫轉(zhuǎn)移到地表,在鉆井范圍內(nèi)形成兩種基本類型的地?zé)豳Y源: 高溫資源(~ 180℃或更高),足夠熱,可以通過直接從地下提取的蒸汽、通過“閃蒸”加壓熱鹽水產(chǎn)生的蒸汽或雙循環(huán)熱交換器發(fā)電。這些資源目前為世界提供了99%的地?zé)崮堋?低溫資源適用于供暖。



      地?zé)崮苁且环N盡可能接近完美的可再生能源。它幾乎不含碳,不排放大量有毒氣體或產(chǎn)生放射性廢物,不需要砍伐原始森林,不占用大量空間,由地球的自然熱量補(bǔ)充。它也是目前可用的成本最低的發(fā)電來源之一。沒有其他可再生能源能與地?zé)崮艿膬?yōu)點(diǎn)相媲美。 那為什么不擴(kuò)大利用呢? 因?yàn)橐婚_始就沒有太多。 雖然風(fēng)能和太陽(yáng)能等可再生能源幾乎在任何地方或多或少都可以開發(fā),但高溫地?zé)豳Y源只有在高熱流量和有利水文條件同時(shí)存在的情況下才能找到,這些巧合只發(fā)生在少數(shù)幾個(gè)地方,偶爾也發(fā)生在主要能源消耗中心附近。

      地?zé)衢_發(fā)并沒有因?yàn)榧夹g(shù)困難而受阻。地?zé)岚l(fā)電是一項(xiàng)已經(jīng)存在了一個(gè)多世紀(jì)的成熟技術(shù)(第一個(gè)商業(yè)地?zé)岚l(fā)電廠于1911年在意大利的拉爾代羅建成)。問題是,世界上很大一部分地區(qū)根本沒有支持發(fā)電所需的高溫資源。 只有小國(guó)才能以主要能源形式“開發(fā)地?zé)帷。地(zé)豳Y源相對(duì)豐富的三個(gè)大國(guó)中,目前沒有一個(gè)國(guó)家用地?zé)崮茉礉M足其電力需求的一小部分以上(意大利滿足1.5%,美國(guó)滿足0.3%,日本僅滿足0.1%)。

      高溫資源短缺是過去幾十年地?zé)嵩鲩L(zhǎng)跟不上風(fēng)能和太陽(yáng)能的主要原因之一。 導(dǎo)致地?zé)嵩鲩L(zhǎng)緩慢的另一個(gè)因素是地?zé)崽餂]有多少可用的能源。一些地?zé)峋斔偷哪芰颗c油井一樣多。但是地?zé)崽飪H覆蓋只有幾十平方公里,而油田覆蓋數(shù)萬平方公里。由于這種巨大的分布差異,地?zé)崮懿粔蛴谩? 地?zé)岬牧硪粋(gè)缺點(diǎn)是地?zé)岵荒鼙惠斔汀K仨氃谒话l(fā)現(xiàn)的地方使用,而且它經(jīng)常被發(fā)現(xiàn)離消費(fèi)中心太遠(yuǎn)而不能被使用。出于這個(gè)原因,安第斯山脈、堪察加半島和印度尼西亞等地的地?zé)豳Y源仍未得到充分開發(fā)。地?zé)崽镆话闶秋L(fēng)景區(qū)或地質(zhì)保護(hù)區(qū),就地不宜建發(fā)電廠。

      另一個(gè)原因是地?zé)岷茈y開采。安裝太陽(yáng)能電池板或陸上風(fēng)力渦輪機(jī)是一項(xiàng)相對(duì)簡(jiǎn)單的任務(wù),但與石油和天然氣一樣,地?zé)嵝枰碧姐@井和測(cè)試來確認(rèn)資源的存在,需要更多鉆井和測(cè)試來確定規(guī)模和生產(chǎn)率,最終需要一個(gè)專門為資源量身定制的井場(chǎng)和發(fā)電廠。所有這些都需要時(shí)間和金錢,并且涉及風(fēng)險(xiǎn),通常投資者會(huì)回避風(fēng)險(xiǎn),如果他們能夠避免的話。 然而地?zé)嵊幸粋(gè)優(yōu)勢(shì),至少在某種程度上抵消了它的缺點(diǎn)——成本。人們普遍認(rèn)為地?zé)岚l(fā)電的水平化成本即使不是最低的,也是比較低的。地?zé)岬乃匠杀镜陀陲L(fēng)能、太陽(yáng)能、小型水電和核能。

      可持續(xù)性并不是永遠(yuǎn)的,它只需要足夠長(zhǎng)的時(shí)間,就能讓后代找到替代資源的東西。 這就是地?zé)崮,一種廉價(jià)、低碳、環(huán)保、可再生的能源,很遺憾沒有太多。

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      你採(cǎi)集不到地球下的高溫,四千度的金融液態(tài)一旦噴出還能有地球的好,這樣做,有可能人類是自掘墳?zāi),萬不可想入非非。

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