俄罗斯地热发电站 成本低廉无污染

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  人们越来越多地谈论如何利用清洁能源、开发可再生能源。今天的环保行动我们带您去俄罗斯东北部堪察加半岛了解一下,如何利用地热这一成本低廉且清洁环保的能源。

  火山活动使地下水不断增温。如果热的地下水经过泉眼流出地面,就形成温泉(hot spring);如果热的地下水变成蒸气而间歇性地喷出,则形成间歇泉(geyser)。不管是温泉还是间歇泉,都是地热资源。

  上世纪70年代早期,科学家们就开始研究如何将这里丰富的地热转换成电能,为人类服务。2000年,穆特诺夫斯克山谷的地热发电站终于建起来了。

  地热发电的原理和一般火力发电相似,即利用地热产生的蒸气推动发电机组发电。研究表明,从地表向下大约2千米处钻洞,收集涌出钻孔的蒸气就能得到成本低廉并且清洁环保的电能。

  弗拉基米尔普罗霍罗夫 地热发电站高级管理人员:如果你要计算一吨石油的价格,现在大概是1万到1.2万卢布约合400到470美元,燃烧石油得到蒸汽的成本和地热产生蒸汽的成本是没法比的。

  现在,穆特诺夫斯克地热发电站的发电量已经占堪察加半岛电量的30%多。科学家表示,这个地区的能源潜力还很大。

  伊琳娜罗多曼基娜 地热控股公司发言人:根据预测穆特诺夫斯克山谷的地热能产生300兆瓦特的电能,如果将来建造第二个第三个,地热发电站的计划能成为现实,那么就能供给整个堪察加半岛需要的全部电能。

  事实上,穆特诺夫斯克山谷还有一个潜能没有得到开发,那就是旅游业。便利的交通,具有医疗效果的温泉,间歇泉的自然奇观,还有蓝色、棕色等各种颜色的土壤,都是穆特诺夫斯克山谷发展旅游业的有利条件。但是当地政府表示,继续开发和有效利用地热,将之转换成能源,才是目前的主要任务。

  堪察加半岛位于亚洲东北部,属于俄罗斯远东联邦管区,分属堪察加州及科里亚克自治区。西临鄂霍次克海, 东濒太平洋和白令海,长1,250公里,面积472,300平方公里。地形地质构造上属新生代阿尔卑斯褶皱带。中部山脉和沃斯托内奇山脉纵贯南北,前者沿半岛轴部延伸,后者与东海岸平行。两列山脉之间为中央堪察加低地,有堪察加河流经。地壳不稳定,火山活跃,地震频繁,多温泉和间歇泉。半岛四周为火山群 (有160座火山,其中29座为活火山),中部为堪察加河与谷地。属于全球火山活动最频繁的地区。当中19座为世界自然遗产 。其中沃斯托内奇山脉中段的克柳切夫火山海拔4,750米,是半岛上最高的活火山。气候沿西海岸为狭长平原,称西堪察加低地。地处北纬51°~61°间,气候冬寒夏凉,东部受海洋影响,较中、西部温湿。2月平均气温-11~-16℃,8月12~16℃;年降水量600~1100毫米。生态及物产中南部是半岛森林区,广布以落叶松占优势的针叶树以及桦树、白杨等;北部为森林苔原和苔原。动物资源有棕熊、金鹰等;沿海有蓝鲸。当地是鲑鱼品种最多的地区,亦是 斯特拉海雕 的繁殖地。矿藏有西海岸的煤和东部山地的泥煤、浮石、金、汞、硫、铜、钼等,均未大规模开采。经济居民约30余万,大部分是俄罗斯人。渔业是最重要的经济活动,捕捞鲱鱼、比目鱼和蟹等。有少量农业及牛和驯鹿放养业。工业以鱼类加工和木材加工为主。利用温泉建有地热发电站。东南海岸的彼得罗巴甫洛夫斯克为堪察加州首府,也是半岛最大的城市和港口,人口23.2万 (1983)。军事战略由于该岛的特殊地理位置, 使它在军事上有十分重要的战略地位。它西临的鄂霍次克海, 位于萨哈林岛与堪察加半岛之间, 经宗谷海峡能通日本海, 经千岛群岛的各海峡可连接太平洋。 由于它四面都被俄罗斯领土环抱形成了一个天然的潜艇藏身之地。半岛东临的白令海是位于太平洋北端的边海, 它连接了亚洲和北美洲。白令海是北方海上航路的终点。俄罗斯北极地区和远东、美国、加拿大各港口间的海上线路都经过这里, 它还是沟通北冰洋和太平洋的唯一通道。白令海域对俄罗斯来说极为重要, 平时它是连接俄罗斯四大海军舰队的最短航行路线, 战时它将成为俄罗斯北海舰队与太平洋舰队进行战略支援或配合的必经海区。堪察加半岛在俄罗斯远东战区的军事部署中有着重要的战略意义, 在岛的东北部, 部署有洲际弹道导弹, 在岛的东海岸建有大型机场。堪察加半岛的首府彼得罗巴甫洛夫斯克是岛上的天然的良港, 它受日本海暖流的影响可全年通航, 因此它已建成大型的现代化的海、空军基地。俄罗斯太平洋舰队的四分之一的舰艇都部署这里。其中有核潜舰、常规潜舰30多艘.

  根据1993年的统计资料,目前地热发电装机容量最大的是美国(283.7万千瓦)。其余的国家依次有菲律宾、墨西哥、意大利、日本、印度尼西亚等,我国则排在第12位。当前主要国家的地热发电容量共约600万千瓦,年发电量共约300亿千瓦·时。

  例如,日本九州电力与出光地热开发会社共同携手,于1979年起对大分县九重町地区进行了地热调查,计划建设规模为2.5万千瓦以上的地热发电所。目前总投资已达数百亿日元,开发出大川地热发电所、八丁原一号和二号地热发电所等6个总发电能力在15.5万千瓦的地热发电所。

  美国于1992年在岛屿沿海地带进行了地热调查,据称,夏威夷岛具有发电规模为8万千瓦的地热资源。美国有关部门在加利福尼亚州建设了输出为32万千瓦的地热发电所,并于1993年开始工作。据估计,美国地下4000米处可利用的地热资源约有4亿千瓦。美国高温地热发电潜力相当于755~7297亿吨标准煤,可以直接利用的中、低温热能相当于1606~9139亿吨标准煤。

  冰岛首都雷克雅未克的居民已多年不用煤和油取暖了。因为从1928年起他们就开采地热。现在冰岛人口中约有一半依赖于首都的热水供应系统,当地的地热发电能力为500兆瓦,这相当于一个大型火力发电厂的发电能力,每年可供电约30亿千瓦·时。

  从1970年以来,我国最早在广东丰顺,后来又在河北怀来、江西宜春和温汤、山东招远、福建南靖、辽宁熊岳和营口等地,先后建成几十至几百千瓦的小型实验电站。这些电站多半是用温度不到100℃的地热水,采用所谓的“降压扩容介质法”(用低沸点的氯乙烯经地热水加温成蒸气去驱动气轮机组)发电。截至1990年,全国地热电站总容量为2.23万千瓦。

  湖南省宁乡地区的灰汤地热发电站,是我国小型电站中办得比较成功的一个。那里的热水温度为91℃,设计功率为300千瓦。这个电站的生产井深为560米,1975年建成后发电能力就达到了设计标准,每天运行两班,向附近地区供电。

  全国最大的地热电站是西藏的羊八井地热电站。据实地测试,羊八井地区的地热田最高温度为172℃。1977年,人们在羊八井建成一座容量为1000千瓦的地热实验电站。1983年又建成了总容量为6000千瓦的实验机组。现在,地热电站的装机容量为2.5万千瓦,已累计发电4亿千瓦以上,发电量占拉萨电网的40%~50%。

  产生地热能源需要两个条件:发热的岩石和滚烫的水。在冰岛,这两者都具备,而且丰富得很。由此派生出地热利用的两种模式,一种是直接将地下热水抽出,另一种是向地下有热岩的地方注入冷水,利用热岩加热冷水,再把热水从另一处抽出。前一种方式较省事,但地下热水中含有多种腐蚀物,对供热管道的腐蚀极大,如不采取有效措施事先加以预防,这种地热利用是不会长久的。后一种方式虽然腐蚀问题不严重,但是,很难控制地下那个巨大的“加热炉”(即热岩)的活动。总之,不论采用哪种方式利用地热,都必须拥有先进的科学技术和工业基础。

  冰岛利用地热主要靠注入冷水取得地热能。利用地下沸水的内斯韦利热能发电厂,居然提供了雷克雅未克所需热能的1/3。该厂位于地热高温区,地下2000米深处的温度已达400℃。从18个钻孔中冒出水与蒸汽的混合物。这些混合物经过热交换器,冷水就被加热到约90℃。不过,由于水中存在的大量的氧气对管道系统具有相当强的腐蚀作用,所以必须去除水中的氧气。为此,人们不仅使用普通的排气法,还在水中添加少量硫化氢。硫化氢与氧气发生反应后,就可以除去剩余的氧气,这就是为什么雷克雅未克的热水中常常会有一股淡淡的臭鸡蛋味的缘故。

  冰岛人采用的这一措施还真有效,如果来自地层深处的沸水直接进入管道系统,管壁很快就会穿孔。因为地下水中含有丰富的矿物质以及酸性腐蚀物质,即使采用最好的钢管,用不了几个月也会被腐蚀。而硅酸,氯化钠及铁、钙等元素在冷却时却会凝固成粘合物,很快将水龙头堵塞。若在水中添加少量硫化氢,上述弊端即都能克服。

  在日本,新源产业技术综合机构则于1991年末成功地进行了地下热水发电实验。他们将热水在低温下与沸腾的煤体进行热量交换,利用交换过程中产生的蒸汽发电。

  由于日本拥有大量的温泉,因此在温泉旁打井,然后安装设备,利用地下热水发电是很方便的,目前,这项实验正在进行中。1995年,在日本大分县的九重町进行了100千瓦的温泉热水发电实验,500千瓦的温泉地热水发电所则预计于1997年建成。

  目前,德国施瓦本地区和法国阿尔萨斯地区也正在开发地热能源。人们在施瓦本地区把钻头打到地下4444.4米深处,那里的温度超过170℃,德国人还在酝酿着一个大胆的设想:他们希望像开采鲁尔的煤那样开采地热,只是施瓦本地区的“煤”是干热的岩石。

  如果从1立方千米岩石获取热能,那么只需使岩石降温100℃就可供一家30兆瓦的发电厂用30年,这些电能足够供应一个小城市的用电。

  美国物理学家提出的方案更为简单:只要在两个并列的深孔之间的岩石上炸开一道或几道裂缝,然后将冷水压入一个孔中,冷水在流过炽热的岩石时得到加热,再从另一个孔中通过水泵将水抽出,这就是所谓的“干热岩石法”。可惜的是,这种技术直到今天仍然停留在初级阶段。

  1985年,日本在山形县的肘析地区进行了高温岩石发电实验。1991年8月,日本人还开掘了深度为1800米的人工贮留槽,成功地利用地热获得了功率为5000千瓦的电力。据日本新能源产业技术综合机构估算,全日本可供高温岩石发电的地热资源量约为1500万千瓦。

  意大利人在此方面也急起直追,1991年起,他们在火山易爆发地区,将地上1000米高的岩盘人工制造出许多裂口,成功地收集了地热,完成了输出功率为2000千瓦的高温岩石发电实验。

  拥有众多火山岛的新西兰更不甘人后,1993年,新西兰人开始了地热发电的实地探索。目前,新西兰已接受了日本投资的9000亿日元,提供的30台地热发电设备。如果地热发电技术实验进展顺利,估计从地下可以获得9亿千瓦·时的电量,将是眼下新西兰发电设备容量的6倍。



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