既然地球内部是高温的熔岩,能否用来进行发电?

这叫地热发电,其原理和火力发电一样,只是热源不同而已;目前地热发电主要受技术条件的限制,导致发电成本高,技术难度大,热电转化效率低,风险大、地域限制等等,使得地热发电还没有达到大规模应用。

地热能

在地球内部,有着取之不尽、用之不竭的热能,比如地壳之下10公里处,就有接近200℃的温度,而在地幔之中,温度达到了1000~3000℃,在地球中心处,温度更是高达6000℃,比太阳表面温度还略高。

地球内部之所以能保持数十亿年的高温,主要是因为地球内部的放射性元素发生衰变,持续释放了大量能量,将来还会持续数十亿年的时间。

那么我们能利用地球内部的热量来发电,然后解决人类的能源危机吗?比如在火山口建立发电厂,然后利用火山口的热能来发电。

理论上是完全可以的,目前的地热发电技术,就是对地热能的利用方式之一,地热发电没有火力发电那样的废物排放,也不像水力发电那样影响生态环境,地热发电可以说是非常理想的清洁能源之一。

地热发电

地球由地壳、地幔和地核组成,在陆地上,地壳的平均厚度高达40公里,地幔的平均厚度有2865公里,地幔处的温度虽然很高,但是压力高达10万个大气压以上,根本无法进行直接利用,更别说压力和温度更高的地核了。

只有在地壳内,有些地方特殊的地质结构,使得地幔中的热能被传送到接近地面的地方,比如地下水在接近地下高温熔岩时,会变为水蒸气输送到地面,有些则形成温泉,我们就可以直接加以利用。

目前,地热发电的原理,是把水注入到岩层当中,利用地热能产生高温蒸汽,然后再把高温蒸汽抽出来交换热量进行发电,实现热能向电能的转换。

我国在喜马拉雅山地带,以及台湾地区都有相应的地热发电厂,比如西藏就有著名的羊八井地热电站,建设于1977年,至今还在为西藏人民提供源源不断的电力。

目前全世界有超过150座的地热发电厂,而且近年来随着化石燃料成本的提高,地热发电的建设也在增速,预计未来全球地热发电能占总电量的10%以上,成为人类能源的重要支柱之一。

地热发电缺点

目前,全世界的地热发电技术处于初级阶段,还有很多问题等待完善和解决,比如:

(1)地域限制

很多地热发电厂需要建设在火山活动频繁的地区,虽然一些新型热发电技术比如“热干岩过程法”,可以不受地域限制,但是需要把水注入地下5公里深处,建设成本大大增加。

(2)建设成本高

地热能的开采需要钻深井,这会耗费大量的金刚石钻头,而金刚石钻头是非常昂贵的,建设初期的投入成本非常高。

(3)转换效率低

由于只能在地壳中利用地热能,所以无法把水加热到火电厂那样的高温高压,这使得地热发电中对热能的利用效率很低。

(4)风险大

由于地热能开采的最佳场合,是火山活动频繁的地区,所以在这里建设地热发电厂,也有一定的风险,说不定哪天就地震或者火山爆发了。