地熱能：霧霾治理新配方！清潔城市不再遙遠

出品：中國科普博覽 SELF格致論道講壇

導語：人類社會追求的兩大主題，一個是健康，一個是能源。可是當健康和能源發生衝突時，比如霧霾當前，我們需要找到一個出路。在SELF格致論道講壇上，來自中科院地質與地球物理研究所的龐忠和教授說，地熱資源是來自地球內心的奉獻，地心溫度可以達到五千到六千度，能量是巨大的，然而人類目前對它的利用比例非常小。溫度較高的地熱可以用來發電，之後可以用來供暖，還可以用於工業上別的目的。我國僅岩溶熱儲一項，就占國土面積的1/3，潛力巨大，百分之百清潔、用地熱資源替代燃煤，將為人類創造巨大的健康效益。

---嘉賓介紹---

龐忠和

中國科學院地質與地球物理研究所地熱資源研究中心主任 中國地球物理學會理事 國際地熱協會主席團成員 國際原子能機構水文與地熱專家 2005年諾貝爾和平獎集體獎獲得者

上九天攬月，下五洋捉鱉。深空、深海、深地，這些都是令人嚮往的高大上的話題，然而「入地」並不容易，從全世界來看，前蘇聯打到了12公里的深度是世界上最深的記錄，這跟上天相比，可謂「比登天還難」。其實，入地不用太深，我們已經可以享有豐富的地熱能源。

霧霾，是我們現在無法迴避的問題，我們既要 「健康」，又要「能源」，但當這兩個主題發生衝突的時候，我們的出路在哪兒？

沒錯，就是地熱！自然界中常見的地熱形式有：火山噴發、溫泉、噴氣孔這些自然現象，它們所代表的地熱是一種清潔的可再生能源。地熱在地球上分布很廣泛，全球有四個大型高溫地熱帶，它們是：環太平洋地熱帶，阿爾卑斯至喜馬拉雅地熱帶、東非裂谷地熱帶，以及大西洋中脊地熱帶。其實，在這幾個帶之外，大型沉積盆地中也富含豐富的地熱資源。

地熱來自地球內部，是地球內心的奉獻，地心的溫度可以達到五千到六千度，所以它的能量是巨大的，地球不僅是是個熱庫，同時還不斷地生熱，所以地球的熱量是可持續的。與化石能源不同，地熱能基本上不排放污染物，也不會帶來大量的二氧化碳和溫室效應；與太陽能和風能不同，地熱資源是一個連續穩定的能源，它是一天24小時，一周7天一年365天都存在的；除此之外，它在地下儲層當中，可以像一個電池一樣儲集熱能量，這個特點是在能源利用中有待發揮的優勢。

哪些可以稱得上地熱資源？第一種類為淺熱，淺層地熱能是賦存在地下兩百米以淺的，主要是土壤層里的這部分熱能，第二種叫水熱，像溫泉、噴氣孔這些以水的形式出現的地熱能；第三種為乾熱，地球越往地心越熱，但隨著深度的升高，岩石的滲透性卻是逐漸下降的，所以這樣一對矛盾就導致向下越走越深的時候，就只有熱沒有水了。第一種和第二種是我們現在人類開發利用地熱的主要形式，第三種在還在探索中，歐美髮達國家已經探索了將近四十年，但是，仍然沒有達到產業化的程度，我國還處在基礎研究階段。

如何利用地熱緩解霧霾？這裡著重介紹大型岩溶熱儲。俗話說，桂林山水甲天下，大家都知道，在這樣的地方，地上有風景如畫的岩溶地貌，地下蘊含豐富的岩溶地下水和地下河，但是，大家可能不知道，實際上在華北地區，地下是有隱伏的岩溶，就如同埋在腳底下的桂林山水，儲熱條件非常好，單井出水量非常大，水質也很好，其開發利用技術已經成熟

那麼，大型岩溶熱儲是如何形成的呢？華北平原地熱地質條件特別，北邊有燕山山脈，西邊有太行山脈，平原下面有好幾層碳酸鹽岩構成的儲層，形成了大型岩溶儲層，從燕山山脈和太行山脈來的地下水，經過兩三百公里的長距離運移，不斷把岩石當中的熱量帶到盆地中心，其上覆有一至數千米的新生代鬆散沙層、土層沉積物，就像棉被一樣起到保溫作用，使得盆地內部熱量聚集，形成雄縣所在的牛駝鎮地熱田這樣的熱量聚集區。此外，結晶基底的隆起，加劇了地球深部熱量的再分配，使岩溶儲層不僅有水，而且水還是熱的。

那麼，如何實現地熱的可持續開採？在河北省的雄縣已經實現了可持續的地熱供暖，開採井、回灌井的設計有效解決了可持續供能的問題，開採井（紅色的）出來的熱水送到供熱站經過換熱以後，被加熱的自來水送到各家各戶，降溫後的地熱水——地熱尾水再從冷水井（藍色的井）回灌下去，這樣實現了循環往複的利用。雄縣有30萬人口，井有70口左右，一千五百米左右的深井，溫度在,60到70度，每年冬天這四個月，90%以上的人口享受了地熱供暖。這個地熱供暖是清潔的，整個城市幾乎是沒有煙囪的。這項成就還引起了國內外的廣泛關注，很多國外專家學者到現場看了以後都讚不絕口。因此，它被國家能源局命名為「雄縣模式」，成為國家級示範區。

幸運的是，這種岩溶熱儲不僅雄縣有，大華北地區的京津冀魯豫都有，全國1/3的國土面積上都不同程度發育這樣非常好的熱儲，所以它的勘探開發利用的遠景是非常好的，潛力是非常巨大的。我們初步估算，全國岩溶熱儲的能量潛力相當於我國目前年能耗的100倍以上。如果我們把它們的分布與霧霾分布圖對比一下，可以發現吻合性又是非常之好，所以開發利用地熱資源可以有效替代燃煤，緩解霧霾。

我國的地熱利用從李四光先生最初倡導開始，已經努力了40餘年。從十年前起，我國地熱能的直接利用總量就排名世界第一了。但是，我們的國家幅員遼闊，人口眾多，雖然在地熱直接利用方面在國際上是有突出的業績，但是，相對於人們的需求和我國地熱資源潛力來說，利用程度是很低的。未來的目標是要對地熱資源進行充分的利用。在此基礎上，如果能把中深層的地熱，跟淺層地熱相結合利用，進一步探索乾熱岩等更深層地熱的開發利用，那麼對於治理霧霾以及改革整個能源供應會起到更大的作用。希望未來有更多的地熱能被喚醒。

內容來源於中國科普博覽SELF格致論道講壇，轉載請註明出處。

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