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浅层地热开发样本探源

2013-11-12来源:经济导报作者:王伟

一套浅层地热能利用系统,冬季供暖能耗比普通的燃煤集中供暖要节省30%-40% ,地热能开发前景广阔

“这样一套浅层地热能利用系统,冬季供暖能耗比普通的燃煤集中供暖要节省30%-40%,地热能开发前景广阔。去年我们公司开工的地热能利用项目就有9 个。”13日,在位于章丘的山东省地矿工程集团有限公司地热能开发示范园内,山东省地热专业委员会副主任、山东省地矿工程集团有限公司副总经理常久春,一边指着一台地源热泵机组一边告诉经济导报记者。

常久春对地热能开发的信心,来自连日来密集出台的国家地热能政策。近日,国家能源局、财政部、国土部和住建部联合发布《促进地热能开发利用的指导意见》(下称《意见》),给地热能这一新能源的开发利用打开了政策空间。

日前,国家地热能源开发利用研究及应用技术推广中心成立,重点开展地热能源发展战略规划、关键技术研发、人才培养和国际交流等工作。业内人士普遍认为,地热能商业化开发有望进入快速发展阶段。

“开发利用地热资源采暖等,将改变能源结构,大大减少由燃煤产生的空气污染,大幅度提高城市生态环境质量。要合理利用地热资源就必须摒弃粗放的开发模式,科学设计和管理,解决好热平衡问题。”中国能源研究会地热专业委员会副主任委员徐军祥接受导报记者采访时说。

浅层开发受青睐

“将地热管深埋在100米左右的地下,浅层地热温度通常在15度(摄氏度,下同)左右。利用这一地温,可以实现冬季取暖、夏季制冷。”在山东省地矿工程集团有限公司的地源热泵机组操作室内,项目经理孟波指着墙上的演示图对导报记者说。

据孟波介绍,普通的城市集中供暖,其热量来源通常依赖燃煤获取,浅层地热供暖则是通过深埋地下的地热管先吸取浅层地温的热量,对散热管进行预热,然后再通过加热泵进行进一步升温处理。

“冬天,将15度的水加温到45度,跟将零下几度的水加温到45度相比,其节能效果是显而易见的。同样,夏天,将15度的水冷却到7度,跟将30多度的水冷却到7度相比,节能效果也是不言而喻。”孟波如是阐述浅层地热能利用相较普通燃煤供暖和空调制冷的优势。

据初步估算,山东省3000米以内可利用的地热资源约为31.863×1019 焦耳,相当于150亿吨标准煤所燃烧的热量,可开发用于采暖、洗浴、种植养殖和农业灌溉等,是名副其实的中低温地热能源大省。据徐军祥介绍,山东省的地热能资源若能充分进行产业化开发,潜在经济效益每年可达百亿元以上。

事实 上,许多国家和地区在节约传统能源的同时,都利用地热资源,收获了显著的生态环境效益。以冰岛为例,由于地热能取代了大部分燃油和燃煤,冰岛首都雷克雅未克的大气环境得到了根本性改善,温室效应的罪魁祸首二氧化碳含量在1960年-2000年间减少了98.9%。得益于地热开发带来的清洁空气,冰岛成为联合国命名的3个最适宜人类居住的国家之一。

近年来,地热能开发在山东多地兴起,由于地热资源勘探开发是高风险、高投入产业,很多企业更青睐于浅层地热能的开发和利用。

“虽然浅层地热能利用的节能效果不及深层地热能,但是其适用范围更广,投入也少,因为使用的是密闭系统,浅层地热能利用不需要提取地下热水,不会造成地下水污染,相对来说也不受地热资源分布的限制。”常久春介绍,近年来,经常会有房地产开发公司找过来,请求为他们提供地热能供暖规划和施工。很多采用了地热供暖的地产项目,甚至还把地热供暖和制冷作为楼盘销售的卖点。

不能“只取不存”

“地热能开发利用,最难解决的是热平衡问题,冬季提取多少热量,夏季回补多少热量,必须掌握一个平衡。”徐军祥说,这也是当下很多地热能开发企业面临的问题。“地热就像个银行,根据开发利用的需要,储存和提取热量要保持平衡,才能实现有效运转。”常久春也说。

在山东省地矿工程集团有限公司地源热泵机组操作间外,导报记者还看到了数个太阳能光伏集热板。“这是加装的太阳能光伏集热系统,通过将太阳能转化为地热能,它可以使节能效果更加优越。根据开发利用的需要,夏季时储存热量,冬季时提取热量。平时,还可以通过太阳能光伏集热系统,将多余的能量收集起来,然后通过 热交 换储存到地下。”孟波解释说。

原来,经过一个采暖季的热量支取,地温通常会下降2-3度,如果不对支取走的热量进行回补,时间久了,地热资源就会透支。

孟波指着操作间内地源热泵机组的一处显示屏告诉导报记者:“如果地热温度低于3度,这套地热供暖设备将停运。”为防止地温出现异常,山东省地矿工程集团有限公司施工的项目都装有地下传感器,通过传感器可以准确探测到地温温度。

“你看,现在显示的地温温度是14.9度。”孟波 说,采暖季接近尾声之时还能保持这个温度,跟平时太阳能光伏集热系统及时补充热量密不可分。

常久春表示,目前地热开发利用市场很大,但有一些惟利是图的企业,因为设计和施工质量不过关,不注重热平衡问题,导致地热资源损失和浪费。

加强动态监测

《意见》为地热能开发描绘出了美好蓝图。其明确,到2015年,要基本查清全国地热能资源情况和分布特点,建立国家地热能资源数据和信息服务体系 ;全国地热供暖面积达到5亿平 方米,地热发电装机容量达到10万千瓦,地热能年利用量达到2000万吨标准煤,形成地热能资源评价、开发利用技术、关键设备制造、产业服务等比较完整的产业体系。

对此,常久春认为,应该更加重视对地热资源的合理利用。一些地方因为过度开发深层地热资源,又没有及时回灌地下水 ,导致地面沉降。另外,没有及时回灌的地下水所含酸碱成分偏高,若处理不当就会造成农田污染。

在徐军祥看来,地热资源勘探开发是高风险、高投入的产业,地热资源量有限,再生能力差,地下水位、水量、水质、水温等都会随开采过程而发生变化。为及时监测地热资源开发中的动态信息,不因过量开采产生地面沉降、热水资源枯竭等环境地质灾害,应加强地热开发中的动态监测工作。

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