干热岩资源量可观却开采不易，增强型地热系统原理是啥？

干热岩的储量，足以供全球使用两亿年，然而，为什么直至如今，我们依旧没有用上呢？答案，就隐藏于开采技术所面临的巨大难题之中。

难以企及的地下热能

令人震撼的是干热岩资源量，麻省理工学院经保守估算表明，地壳里可开采的干热岩储量近乎1.3×10²⁷焦耳，按照全球当下能源消耗速度来计算，可供使用大概2.17亿年，中国大陆3至10公里深度的干热岩资源约是2.52×10²⁵焦耳，等同于860万亿吨标准煤，以中国2021年52.4亿吨标准煤的消费量而言，就算仅仅实现2%的开采率，也能够维持3282年能源供给，数字着实惊人，然而实现起来却完全是另外一回事。

从理论到现实的鸿沟

在上世纪70年代之时，美国洛斯阿拉莫斯实验室提出了增强型地热系统概念，其设想借助注入井以及生产井，使得冷水进入到地热储层，在带走热量之后从生产井抽出来。此方案听起来简便且可行，然而实际操作起来却困难相当多。干热岩所在的地层又热并且又硬，钻井设备在高温高压环境当中容易损坏，钻一口深井的成本动不动就是数千万元。储层致密而不透水的问题更加棘手，注入的冷水没有办法向周边扩散，难以流到生产井被抽出来。

压裂技术的两面性

水力压裂，成了改善储层渗透率的主要方式，其借此注入高水压，来破坏岩层架构，以此构建裂隙网络。然而，地下实施完全处于不可见状态，高压水注入后，难以确保裂隙依预期方向延展。要是裂隙朝着远离生产井的方向延伸，注入的水便无法回收，整个系统就如同虚设。美国在1970年代开展的试验项目，最终因钻井设备存在缺陷以及成本过高而宣告失败，不过却证实了此项技术具备可行性，对后续研究起到了关键的推动作用。

全球探索的曲折历程

美国能源部于2015年启动了“地热能前沿瞭望台研究计划”，其目标是在2050年的时候把增强型地热系统发电装机容量提升至10万兆瓦，这相当于4个三峡大坝的发电能力。韩国在2016年启动了国内首个增强型地热系统项目，其计划达成1兆瓦发电示范。然而在2017年的时候，项目所在地发生了5.5级地震，有研究认为这可能是注水所诱发的，于是该项目被迫停止。此事件给全球干热岩开发蒙上了阴影，安全问题成为了绕不开的争议点。

中国取得的实质性突破

2017年5月，中国科学家于青海共和盆地东部的GR1地热井、3705米深处，钻获236摄氏度高温岩体，这是国内首次发现的埋藏最浅且温度最高的干热岩体，2022年1月，共和盆地成功达成国内首次干热岩试验性发电并网。由中国地质调查局和中科院广州能源研究所合作开展研制的，4200米重力热管采热试验装置，于雄安新区进行了3个月的现场采热试验，在此期间的单井短时采热功率达到了1.3兆瓦，平均采热功率为800千瓦，并且该装置长期运行的话能够支撑供暖面积超过2万平方米。

争议与未来出路

干热岩开采所引发的地震问题，主要源自水力压裂，已有研究表明，水力对于3级以上地震活动造成的影响较为有限，诱发呈现的微地震，反而有可能释放积累起来的地应力，进而降低大震发生的风险 ，水资源消耗属于另外一大难题，一次储层改造一般需要数万立方米的水，而我国干热岩资源主要部署在青海、西藏等缺水的地区，有学者提出采用超临界二氧化碳去充当压裂液，这样做既能够节约水资源，又对碳中和有帮助，当今已然成为研究的热点。

漫长而可期的前景

王贵玲，这位中国地质科学院的研究员，明确讲到，干热岩开采技术在过去的50年时间里，并没有出现特别显著的进步。当下，世界各国普遍依旧处于小规模试验探索的时期，距离能够进行商业化运营，还有相当长的一段距离。然而，干热岩具备储量巨大，且绿色无污染这样的特性，这使得它成为了极具潜力的未来能源。一旦开采技术达成重大突破，便能够为人类社会供应稳定且持久的清洁能源。

读完这篇文章之后，你认为干热岩开采所面临的最为重大的挑战是技术方面的难题，还是环境方面的风险，亦或是成本方面的问题呢？欢迎在评论区域留下你自己的看法。