地熱能源是由于地核巖漿中的放射性物質(zhì)發(fā)生熱核反應(yīng)釋放出的巨大熱量,通過斷層,以蒸汽、水或干熱巖為載體傳導(dǎo)至地表而形成的一種綠色可再生能源,因此說干熱巖是地熱的一種。
利用地下干熱巖體發(fā)電的設(shè)想,是美國人莫頓和史密斯于1970年提出的。1972年,他們在新墨西哥州北部打了兩口約4000米的深斜井,從一口井中將冷水注入干熱巖體,從另一口井取出自巖體加熱產(chǎn)生的蒸汽,功率達2300千瓦。進行干熱巖發(fā)電研究的還有日本。英國、法國、德國和俄羅斯,但迄今尚無大規(guī)模應(yīng)用。
“干熱巖”技術(shù)主要是通過在鉆孔中以加壓的方式將水注入3000米~5000米深度的高溫巖體(通常為花崗巖)中,這些水被加熱呈沸騰狀態(tài)并通過裂隙從附近的另外一處鉆孔中噴出地面,噴出的熱水被注入一個熱交換器中,將其他沸點較低的液體加熱,將生成的氣體驅(qū)動蒸汽渦輪機進行發(fā)電。冷卻后的水可以進一步提取熱能后再次注入鉆孔中循環(huán)利用。
有數(shù)據(jù)表明,地殼中“干熱巖”所蘊含的能量相當于全球所有石油、天然氣和煤炭所蘊藏能量的30倍、利用干熱巖發(fā)電的成本與以煤炭和天然氣為燃料的火力發(fā)電站的成本大體相當,是風力發(fā)電的一半,只有太陽能發(fā)電的八分之一到十分之一。目前,歐美許多發(fā)達國家正在積極開展于熱巖開發(fā)試驗研究工作。
地熱分為以下幾類。
一是干蒸汽型地熱田。特點是熱焓高,溫度大于150℃,發(fā)電效率高。這類著名地熱田有美國蓋塞爾斯,意大利拉得瑞羅和日本松川等,我國尚未發(fā)現(xiàn)此類型地熱田。
二是濕蒸汽型地熱田。特點是以熱水為主(水占70%~90%),其余為蒸汽,溫度大于150℃。這類著名地熱田有新西蘭懷拉基,冰島雷克雅未克,日本大岳,我國西藏羊八井,云南騰沖和臺灣大屯等。
三是熱水型地熱田。特點是熱流體僅為單相的熱水。這類地熱田在我國分布很廣,北京、天津和東南沿海等地都有。
四是地熱地壓型地熱田。特點是高溫(熱能)、高壓(機械能)、甲烷(化學能),但以熱能為主。在美國大陸內(nèi)部,印度坎貝灣和原蘇聯(lián)葉尼塞河河口等地都有發(fā)現(xiàn),我國東部渤海灣也可能有。
五是干熱巖型地熱田。特點是熱儲大,通常埋深為二三千米?,F(xiàn)在美國、日本和瑞典等國正在積極開展這方面的研究。