地热能靠谱吗?美国制造微波钻头,深入地下20千米探寻无限能源!

宇宙天文学 2023-09-22 01:53:05
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一直以来,能源问题都在困扰着人类。但就在2022年,美国的一家公司却宣称制造出了一款能够钻入地下20千米的微波钻头,从而获得取之不竭的地热能,在理论上能够让人类在未来23亿年间实现能源使用自由。有消息称,美国已经率先展开了挖掘。

在能源趋势越发复杂的今天,如果该消息属实的话,无疑对全人类来说都是一个十分好的消息。那么具体是怎么回事呢?

获取“地热能”的难度之大

能源一直是世界各国争抢的资源,它的重要性关乎到社会发展和人类生存。目前,石油、天然气、煤等不可再生资源是各国普遍在使用资源,但能源总会有消耗殆尽的那天,未来人类何去何从也成为了大家困扰的难题。

因此,一直以来,人类都在锲而不舍的寻找各种可替代资源,包括太阳能、风能等各种清洁能源。

而如今,美国有家公司居然宣称本公司设计的微波钻头能够开采出地底深处的地热能。在验证这个事情的真伪性之前,让我们先来了解一下“地热能”的相关知识。

能够开采出大量的地热能这件事之所以能获得大家如此高的兴趣,主要是因为地热能本身是和风能、太阳能、风能等一样的绿色清洁能源,同时也是一种可再生能源,具有稳定性强、安全性高、储存量大、可再生性、清洁低碳等优点。

地热能源于地壳内部的熔岩,是从地壳中抽取得到的天然热能,能够引发地震和火山爆发。

虽然地热能会给我们带来一定的灾害,但如果将地热能加以合理利用的话,地热能也能够给人类带来许多好处。

所谓的“地热能利用”,是指通过温泉、供暖、发电等多种方式将地热能转化为可以供人类使用的有利资源。

其中,“干热岩”是目前地热能中储量巨大且最典型的地热能,“干热岩”深埋在地底下的数千米深处,它的内部没有或者只有少量的地下流体的存在,属于一种高温岩体。

具体展开来说,“干热岩”到底是怎么形成的呢?“干热岩”的形成过程离不开地球的结构组成。

首先我们需要了解一下地球的结构组成,地球从外到内分别是由地壳、地幔以及地核构成的,其中地核位于地球的内部最中心的位置,在地核中存在着大量的高温熔浆,这些高温熔浆不停的四处流动,散发着高温。

随着时间的推移,熔浆的温度也会逐渐升高,并且熔浆散发出的热量会在流动中不断地向外扩散,同时经过地幔这一层,然后逐渐接近地壳。高温熔浆接近地壳会带来什么后果呢?

那便是形成“干热岩”。由于在地球的外层,遍布着大量的固态岩石,当这些固态岩石受到高温的作用时,在日积月累中就会变成“干热岩”。

“干热岩”具备的优势很多。具体展开来说,首先“干热岩”的发电效率十分之高,能够达到70%以上,是其他清洁能源,如太阳能、风能的好几倍,但成本却比火电、核电、太阳能等其他资源低很多。

“干热岩”利用起来占比比较大的开支主要是前期用于基础设施建设的资金投入,但是由于“干热岩”在利用过程中不需要燃烧燃料,因此在后期并不需要再投入过多的成本。

比起核电、火电等,可以说十分“经济实惠”。概括来说,只需通过低成本付出就可以收获很高的发电效率。

其次,“干热岩”具有突出的稳定性。其他的清洁能源,如太阳能、风能都会受到天气状况的影响,从而导致效率低下。

但是天气因素对于埋藏在地底深处的“干热岩”来说却不值一提,无论是刮风下雨,还是寒冷炎热等等气候、季节、温度等的变化,都不会导致“干热岩”的发电效率受到影响。

再次,相比起核能,“干热岩”有着很高的安全性。核能发电会产生大量的核废料,这些核废料的体积虽然不大,但是却带有极强的放射性。

如果处理不当导致核电厂泄露的话,将会对生态环境以及人类的身体健康带来极大的危害,并且这个后果还将是永久且不可挽回的。

比如人类历史上发生过的著名的“切尔诺贝利核事故”,就导致了六十多万人受害,并且核辐射所产生的影响到如今都无法确保完全根除。

如果人体接触到一定剂量的射线后,就会对人体内的细胞、组织造成损害,严重的还可能导致器官功能紊乱、新城代谢障碍等问题。但是相比之下,利用“干热岩”进行发电则没有这方面的困扰。

“干热岩”对环境的影响十分之小,甚至可以忽略不计。“干热岩”在利用过程中可以做到零污染排放,无论是在开采还是在利用过程中,没有爆炸的潜在危险,也不会产生其他多余的废气和固体废弃物,对环境十分友好。

“干热岩”普遍分布在世界各国,一些发达国家如美国、英法国等更是在很多年以前就已经对“干热岩”资源进行开发利用。我国最早发现的可以利用的大规模的“干热岩”资源位于青海——共和盆地,位于青藏高原腹地的青海大地,蕴藏着丰富的资源,其中就包括地热资源,这一发现也进一步促进了我国地热资源的开发使用。

青海共和盆地的“干热岩”资源温度高、规模大,并且埋藏的深度浅,无论是对于开采,还是对于资源利用本身,都具有着十分突出优越的条件。

上文已经介绍了许多关于地热能资源的优势,因此不仅是我国对地热能资源十分重视,世界各国也一直在寻找这种绿色的清洁能源,原因是什么,相信也就不难理解了。

那么前文提到的美国的一家公司宣称制造出的能够开采地热能资源的微波钻头,这个消息到底是否具备科学性呢?

取之不尽的地热能?

地热能有着广阔的开发前景和巨大的市场价值,但是地热能的开采难度同时也是十分巨大的。如果想要获得地热能,首先就要具备“打井”的能力。

因为地热能潜藏在地底深处,这就要求开采者必须掌握出色的挖掘技术。但是听起来简单,大家知道开采一口深井的难度有多大吗?

首先让我们先来了解一下世界上最深的地方。目前位于挪威边界地区的“科拉深井”由前苏联打造,曾经以12262米拿下了世界最深井的记录。

这个记录保持了许久,直到后来卡塔尔为了开采石油资源,打造了一口12289米的深井,才打破了“科拉深井”保持的记录。

但卡塔尔打造的深井后来又被俄罗斯打破,俄罗斯打造了一口12354米的深井来开采石油,保持了世界第一的地位。但即便如此,我们可以发现无论是挪威、卡塔尔还是俄罗斯,他们所打造的井口深度都没有超过13000米,这是由于金属钻头的局限性所导致的。

值得一提的是,在前苏联打造科拉深井的时候,遇到了许多坎坷且艰难的时刻,并且还出现了三次十分严重的事故。

在第一次挖坑的时候,就遇到了钻杆被卡住的情况。后来即便及时更换了钻杆,钻头又在下探过程中脱落。

后来,钻头再次在12262米时脱落,开采深度也在这里打住,因为此时已经达到了钻头打穿岩石的上限。可见,人类目前所掌握的技术还不足以支撑往地表最深处开采。

但是这次位于麻省理工学院附近的公司却宣称拥有了一款新型微波钻头,这个钻头能够突破开采的深度上限,直达地底20千米的深度。

据工作人员介绍,这款微波钻头在遇到岩石层的时候就会开始运行,原理是利用超大功率的毫米波,将阻隔在前方的岩石进行震碎融化,从而实现下探。

因为微波钻头利用的是超声波,钻头没有直接接触到岩石层,因此并不会随着开采深度的延长而产生磨损。

如果这家公司的微波钻头真的能到底地底20千米的深度的话,将会取得大量的地热能,人类在很长一段时间里将不用再担心能源衰竭的问题。这家公司的创新想法已经提出,已经取得了专利并且获得了巨额的融资,未来这笔资金将会用于开采地热能的项目上,钻井项目蓄势待发。

不过理想要落地现实总需要一定的实践和时间,虽然美国这家公司提出的想法十分具有诱惑力,但地热能的开采过程也必将充满许多技术难度和外界因素的干扰。

未来是否真的能开采出大量的可供人类使用23亿年的地热能,我们可以在期待中也做好自己的应对准备。

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