无限能源_深入地壳20千米,美国波钻实现革命性新突破,能否实现无限能源?

时间:2022/7/4 0:00:00

众所周知,地球是一个像洋葱一样包裹起来的巨大球体,一层又一层的复合结构造就了现在的体貌特征。一般来说,我们知道的结构分为四层,分别是固态地核、液态地核、地幔、地壳。

而在这其中,作为地球最厚的一层,地幔有着上地幔以及下地幔之分。下地幔到达地壳约有3000千米左右的深度。下地幔到液态外核拥有2260千米的深度。到达液态外核之后,这里的物质就变成了熔融状态,温度常年保持在5000摄氏度之上。

深入地壳20千米,美国波钻实现革命性新突破,能否实现无限能源?

地球的核心是热的,而这个热量由三方面组成,一方面是放射性元素产生的衰变,另一方面是地球成型的时候所残留的热量,还有一方面就是太阳产出的热量。在这其中太阳产出的热量微乎其微。

地热究竟能够干什么?

根据麻省理工高级核聚变工程师的说法,地面之下有如此多的热量,仅仅只需要开发其中的0.1%,就能够满足整个世界2000多万年的能源需求。由此步入能源无限的行列。

从这句话中,我们能够得出一个关键名词,地热能。所谓地热能也就是指代从地壳中抽取的天然热能,这种能源主要来自于地球内部的岩浆,并且以热力的形式存在。

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地球内部液态外核的温度长年保持在5000摄氏度之上,而液态地核之下,还有固态地核。固态地核的温度高达7000摄氏度,越往上,温度也就越低。

这些内部温度颇高的岩浆,将地幔之中的地下水不断烘烤,最终,这些地下水得以渗出地面,而这些通过蒸发渗出地面的地下水就是地热。同样的,这也是最简单、最原始的地热出现方式。

而这一大自然的馈赠,人类也自然是不会放弃利用。在很早之前,人类就开始利用从地下渗出的热能烘干谷物、进行温泉沐浴、或者养殖水产等等。

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除了这些基本的使用方法之外,地热最主要的作用还是发电。所谓的地热发电其实就是指将地下的热能,转变为机械能的过程。现如今开发的地热资源也主要分为两类,一种是蒸汽型、一种是热水型。

20世纪初,意大利的康蒂王子首次将地热蒸汽用于发电。而这种地热发电的方式,就是利用液压以及爆破碎裂法将注入到岩层中,从而产生高温蒸汽,再使用涡轮发电机产出电能,而没有利用到的废气,又将通过冷凝器处理,送回地下,以此实现可循环。

对于当下的社会环境来说,地热是一种可持续发展的清洁能源,对于日益短缺的能源方面大有裨益。过往,人类使用的发电方式一般都是烧煤,本着可持续发展的目的,出现了风力发电以及太阳能发电。但是这两种方式都不能够如烧煤相提并论。

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而现如今出现的地热资源,才是使得能源无限的最大利器。根据相关研究报告表明,地表2000米之下,存储着巨大的地热能,约合2500亿吨标准煤,全国可供开采的资源为68亿立方米,能够产出地热量为973万亿焦耳。

而且,现如今对于地热的开采力度并不是太大,完全赶不上其增长的势头。所以说,现如今的地热资源是可持续发展的、足够清洁的重要能源。

截止到20世纪90年代,全世界范围内用于开发地热资源的发电机总容量为588万千瓦,地热水的中低温利用相当于1137万千瓦。而现如今开采的地热资源不足总量的0.1%。占据全球能源消耗的0.3%。

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而造成这样的原因主要就是因为获取方式太过困难,地表之上的地热资源确实很容易获取,只要使用相关电网就能够实现传输,但问题是,地表上的地热资源仅仅只有极少的一部分,地下的地热资源应该怎样开发呢?

美国“波钻”技术革命性突破,可深入地下20千米

根据英国相关报道称,美国麻省理工的一家初创公司,打算利用4000万美金的融资,开发一种新型的钻探技术,这种钻探技术名为“波钻”,是一种能够深入地下20千米的革命性技术,而美国也打算在核聚变突破之前,依靠这一技术实现“无限能源”。

深入地壳20千米,美国波钻实现革命性新突破,能否实现无限能源?

从这则消息就能够看出,美国是打算制作出领先世界的地热开采技术的。只要我们能够开采得足够深,就能够将地热发电站建设在任何地方,而开采所需要的仪器就是钻探技术。

20世纪70年代,全球最深的钻井在挪威国界的科拉超深钻孔,而这个项目的意图就是将整个地壳刺穿,从而达到地幔的深度,但是直到20世纪80年代末,整个钻井的垂直深度才堪堪达到12289米。

而后,此项目被迫停止,除却资金耗尽之外,还有就是钻头问题。在数万米的深井之中,科拉相关技术人员认为地下的温度将会在100摄氏度趋于稳定,但是其结果出乎他们的意料,地下温度达到了恐怖的180摄氏度

这样的温度足够阻挠钻探的过程,钻头无法承受高温,便无法再向下勘探,再加上资金已经消耗殆尽,没有及时补充,项目自然而然的也就夭折了。

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科拉超深钻孔

现如今的科拉超深钻孔,依旧在挪威边境存在,只不过由于缺少了后期的维护,这个人类史上曾经的巅峰也或者是低谷,变成了一个无名的,被焊死的洞。

强大如俄罗斯,也被这地下的热量劝退,那么美国的新型波钻,真的可以实现20千米深的钻孔深度吗?

美国麻省理工的初创公司为Quaise Energy,翻译过来就是奎斯能源。根据相关报道,这一公司所使用的钻头并不是传统的钻头,而是使用一种新型的微波钻头。

这种钻头能够在前方生成微波,从而达到蒸发岩石的目的。不同于以往普通钻头的直接接触,微波钻头采用的是非接触的钻井方式,在散热以及耐久方面有了长足的长进。

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以前都是通过切削岩层,将泥土以及岩石带出钻井的方式,获得向下的深度,而微波钻头采用的是直接蒸发的方式,将岩石直接蒸发于钻井之中,属于革命性产物。20千米的深度或许真的可行。

在美国能源公司的相关规划中,2024年,将钻出与机械钻头混合的钻井,到2026年,美国能源公司将从中取得超出100兆瓦的电力。可以说展望是美好的,但同时钻探的成本问题如何解决才是最关键的。

要知道,一般钻孔的话,需要的是两口“井”,一口用来灌水,一口用来收集地热。但问题是,两口井重见天日之后,其地下的地热资源还能够用多久呢?可能过几年就要荒废了。

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地热真的是无限的吗?

上文其实已经说明了地热是无限的,因为人类利用的能量水准,完全达不到地热自主产生能量的水准。所以对于人类来说,地热就是现阶段的“无限能源”。

但不可忽视的是,地球已经诞生了45亿年左右。放射性物质的衰变才是导致地热能产出的关键性因素。但现如今的放射性物质都已经过了半衰期。换而言之,地球在这些放射性物质完全衰弱之后,可能会逐渐冷却下来,无法提供地热能。

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到那时,大冰期来临,磁场消失,高能量粒子进入大气层,辐射呈几何倍的疯涨,从而诱发生命灭绝的危机。在此之后,地球就相当于现如今的火星一般。

不过,根据科学家的预测,这一切都将发生在23亿年后。倒也不必过于担忧。好了,今天的内容到这里就结束了,喜欢的朋友们不妨点赞支持,有需要的欢迎在评论区下方留言,我们下期再见!

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