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近几年,“能源危机”被西方国家玩得炉火纯青,其实人类自身并不缺能源,只因技术限制,像地热,干热岩和可燃冰等能源无法被有效开采,这些足以让人类继续使用上千年的东西,并没有真正发挥出它们的价值。
石油,天然气属于老牌能源,因为开采较为便捷,利用效率也高,它们的身影已经遍布世界各地,但造成的环境污染,让人类也为之头疼,寻找新能源或变法的生产新能源,一直是人类最明智的出路。
于是有了页岩气,有了风能,太阳能,部分国家甚至还有了核能,其实还有一种因开采难度之复杂,成本之高,极易被人类忽视的新能源——可燃冰,近几年又重新浮现在人们眼前,可燃冰,真正让人们对它寄予厚望的同时又如履薄冰。
可燃冰是什么东西?
可燃冰是冰吗?显然不是,就像热狗不是狗一样,可燃冰并不是真正的冰,只是因其外观看起来像冰,融化之后点火就可以燃烧,才被人们称作是可燃冰,可燃冰又被称为固体瓦斯或者气冰,是稀有的天然气水合物。
地球上可燃冰的储库有四类:陆地上的冻土带,高纬极地的大陆架,海洋的陆坡上段以及深水海底。
由此可见,可燃冰对成型的环境要求非常严格,绝大部分只分布在深海或陆域永久冻土中,是有机沉积物中的甲烷气与水在约0个大气压,0~10℃的海底条件下形成的类冰状结晶物。
单凭这个成型环境,我们就知道,在高温低压的大气环境中,很难将其以固态的形式从海洋中开采出来。
一朝不慎,开采不仅以失败而告终,而且从中逃逸出来的大量二氧化碳会加剧全球温室效应,造成得不偿失的结果,如果大批量的可燃冰熔化导致甲烷气体逃逸,最严重的可导致生态环境极度恶化。
所以可燃冰不仅难开采,而且在没有成熟的技术出现之前,贸然的开采可燃冰也是极其的危险,大约在年前,一场突如其来的地球巨变导致海里大量的可燃冰抱团融化,产生超10,亿吨的甲烷气体溢出水面,导致全球气温上涨约8度,2/的海洋生物灭绝。
那人类又是怎样发现可燃冰的呢?
这类东西,发现他们并不困难,一次较为成功的海底潜水,或许就能发现。
最早发现可燃冰的是苏联科学家,他们在年就发现了这种可燃性物质,并将其称之为天然气水合物。由于可燃冰广泛储藏在海底,而海底又多砂石,如果用现有的设备盲目开采,性质就等同于在“豆腐上打铁”一样,容易导致大量砂石涌入开采管道,造成开采失败。
从20世纪60年代开始,像日本,加拿大等能源比较匮乏的国家,加大了对可燃冰开采的研究力度,但都因为种种原因未能取得成功或最终只得到些皮毛,开采的成果远远未能达到预期目标。
为什么要开采可燃冰?
为什么有这么多国家重视对可燃冰的研究和开采?那是因为可燃冰相对于石油,天然气等传统能源而言,具有三大优势。
首先是可燃冰的储量非常丰富。目前已知的可燃冰储量为万亿立方米,相当于煤炭,石油和天然气总量的两倍,可供人类使用1年,而且他们的分布范围也比较广泛,只要在深海中,往往就能探寻到它们的身影,更让科学家惊奇的是,这些甲烷物质还会在海底不断富集。
其次,可燃冰污染较小。其在充分燃烧之后只会生产出水和二氧化碳,比其他的矿物质燃烧所产生的污染物要少得多,也算得上是一种清洁能源,在提倡环境保护的现代社会,这种能源非常吃香。
最后,就是可燃冰燃烧之后所释放出来的能量大得惊人。可燃冰比天然气占用的体积更小,却蕴含大量的能量,比如1立方米的可燃冰释放出的能量,相当于立方米的天然气,所以一点不夸张地讲,可燃冰释放出来的能量比其他矿物质要高出10倍左右。
如果一辆烧气的汽车,加升天然气只能跑00公里的话,那么加入同等体积的可燃冰,这辆车能够行驶超过5万公里。
由此可见可燃冰的地位和作用,其将来势必能取代石油和天然气的霸主地位,所以许多国家才疯狂研究如何开采可燃冰,试图破解其中的开采难题,以期待将来可进入商业化开采。
我国开采可燃冰的技术如何?
我国对可燃冰的研究,较全球而言,起步较晚,但在研究成果方面,实现了从空白到赶超的全过程。
前面说了,开采可燃冰一直是一项世界性的技术难题,除了可燃冰难以开采的自然条件之外,开发成本之高,使其必须要达到日均稳产气1万立方米,又要连续产气时间超过一周的目标才能弥补,但此前还没有任何一个国家得以实现。
我国大概拥有亿吨当量的可燃冰,储量非常丰富,当然也没有放弃对可燃冰的研究和开采,年5月,我国在南海神狐海域水深米的海底首次试采可燃冰并取得圆满成功。
短短八天时间,我国开采的可燃冰总量达到12万立方米,且实现了日产超过1.6万立方米且连续一周不间断的目标,打破了世界纪录,使我国成为了世界上第一个开采可燃冰符合国际公认成功指标的国家。
我国得以成功,难道是因为分布在我国的可燃冰开采难度比较小吗?并不是,恰恰相反的是,我国南海地区的可燃冰储藏的深度更大,储存埋藏浅,砂细导致渗透率更差,施工难度也越高,我国得以首次实现海域可燃冰试采成功,背后的科学家付出了常人难以想象的艰苦和努力。
在解决可燃冰开在技术难题方面,我国科研人员采取的是降压法,也就是说先采用降压法将海底原本稳定的压力降低,从而打破了可燃冰储存的成藏条件,然后再利用设备,将分散在类似于海绵空隙中的可燃冰聚集起来,最后采用我国自主研发的一套可以将水、砂、气分离的核心技术将可燃冰以气体的形式开采出来。
当然,我国目前仍然处于可燃冰开采的尝试阶段,技术并没有完全成熟,要进入商业化开采阶段,还需要一定的时间,据说在年可以实现这个目标,让我们拭目以待吧。