“可燃冰”:低碳社會(huì)的理想能源
2010-5-13 來(lái)源:中國(guó)聚合物網(wǎng)
關(guān)鍵詞:可燃冰 甲烷
低碳社會(huì)來(lái)臨,全球能源結(jié)構(gòu)待變,清潔、環(huán)保的成為時(shí)代新寵。但并不是所有新能源利用都前途無(wú)量。與全球地質(zhì)學(xué)家一樣,我國(guó)專家將目標(biāo)指向一種“特殊的天然氣”,它儲(chǔ)量巨大、清潔環(huán)保、前景廣闊,極有可能支撐起未來(lái)我國(guó)的能源需求,那就是“可燃冰”(又稱天然氣水合物)。
國(guó)務(wù)院參事、國(guó)土資源部總工程師張洪濤,直接指揮了南海海域、青海凍土帶兩大區(qū)域“可燃冰”的鉆探發(fā)現(xiàn),是國(guó)內(nèi)最權(quán)威的指揮長(zhǎng)、研究者和見(jiàn)證人。他非常樂(lè)觀地認(rèn)為,有足夠的數(shù)據(jù)和依據(jù)表明,“可燃冰”一定是未來(lái)低碳社會(huì)的理想能源。就這一話題,在第41個(gè)世界地球日到來(lái)之際,張洪濤接受了專訪。
各類能源儲(chǔ)采比小,能源結(jié)構(gòu)不合理,遠(yuǎn)不適應(yīng)低碳社會(huì)要求。
從世界上看,新能源在能源結(jié)構(gòu)中的比例非常小。全球煤炭、石油、天然氣等仍是能源消耗的主體,分別占28.4%、35.8%、23.7%。
“儲(chǔ)采比”是張洪濤反復(fù)強(qiáng)調(diào)的一個(gè)概念!皟(chǔ)采比”又稱回采率或回采比,是指某種資源年末剩余儲(chǔ)量除以當(dāng)年產(chǎn)量后得出的尚可開(kāi)采的年數(shù)。根據(jù)2008年計(jì)算的儲(chǔ)采比,全世界煤炭還能用122年,天然氣為60年,而石油只夠用42年。盡管每年各類能源的儲(chǔ)量有所增長(zhǎng),但增長(zhǎng)量與當(dāng)年消耗量基本抵消,甚至入不敷出。我國(guó)的能源儲(chǔ)采比相對(duì)小不說(shuō),能源結(jié)構(gòu)尤其不合理。“我國(guó)近年煤炭消耗比例大致占70%、石油占20%,而水電只占6%、天然氣只占3%,核能更是低到只占1%,新能源所占比例非常小!睆埡闈靡唤M數(shù)字介紹了全球和我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀。而且,我國(guó)煤炭開(kāi)發(fā)存在“雞窩礦”多而巨型煤田少、瓦斯超標(biāo)和存在嚴(yán)重透水隱患的“高危礦”多、以含硫、磷等污染成分很高的褐煤為主等幾大弊端。
出路在哪里?根據(jù)我國(guó)2020年的規(guī)劃,天然氣的預(yù)測(cè)產(chǎn)量將達(dá)到1800億~2200億立方米,在能源結(jié)構(gòu)比例中從只占3%上升到8%~12%,核電將達(dá)4000萬(wàn)千瓦,水力發(fā)電將達(dá)2.9億千瓦,風(fēng)電將達(dá)3000萬(wàn)千瓦,太陽(yáng)能將達(dá)200萬(wàn)千瓦。
“從國(guó)家規(guī)劃中可以看出,唯一的辦法是更多地利用天然氣,目前全球能源結(jié)構(gòu)中天然氣平均值為23%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于我國(guó)目前的天然氣利用水平!睆埡闈榻B說(shuō),但天然氣也有用完的一天,“可燃冰”則是世界公認(rèn)的唯一的大宗可替代能源,是未來(lái)低碳社會(huì)的理想能源。張洪濤表示,建議我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)“兩步走”,當(dāng)前加快開(kāi)發(fā)利用天然氣,長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展還是要開(kāi)發(fā)“可燃冰”。
儲(chǔ)存量大、清潔環(huán)保、賦存有利,“可燃冰”是理想的大宗可替代能源。
“可燃冰”其實(shí)就是天然氣,但在融化之前的形狀像冰,與我們所認(rèn)識(shí)的天然氣有明顯區(qū)別!睆埡闈信e了“可燃冰”的幾大優(yōu)勢(shì):
首先是儲(chǔ)量巨大。在全球陸域面積的20.7%、海域面積的10%都有“可燃冰”,是世界陸地上所有能源所含甲烷總量的3000倍,是全球有機(jī)能源、化石能源總能量的2倍,儲(chǔ)采比至少是1000年。
其次是燃燒值高,污染非常小!翱扇急敝饕淄、乙烷、丙烷,含少量二氧化碳和硫。1單位體積的“可燃冰”可以分解出164單位體積的甲烷氣體。南海海域發(fā)現(xiàn)的“可燃冰”甲烷含量達(dá)99.8%,比陸地上的天然氣和煤層氣都要純凈得多。
再次是賦存、成藏位置非常廣泛,“普適性”很強(qiáng),埋藏也很淺!翱扇急敝饕植荚诤S1000米以下的海底200米以下左右、陸地凍土帶距地表深200米到2000米之間。目前全球共找到166處有“可燃冰”,其中海域有98處,已在25處獲得了樣品。
從全球研究進(jìn)展看,從1810年英國(guó)科學(xué)家戴維在實(shí)驗(yàn)室合成氯氣水合物以來(lái),世界各國(guó)都在快馬加鞭研究、開(kāi)發(fā)。美國(guó)、日本、印度先后在海底,加拿大、美國(guó)先后在陸域凍土帶鉆獲“可燃冰”實(shí)物樣品。在2006~2009財(cái)年間,美國(guó)資助了40多個(gè)新老項(xiàng)目,提出了2015年前提交阿拉斯加區(qū)塊的規(guī)模評(píng)價(jià)報(bào)告、2025年前提交“砂儲(chǔ)層的技術(shù)可行性”和“經(jīng)濟(jì)可回收性”論證報(bào)告的目標(biāo)。我國(guó)前后經(jīng)過(guò)十幾年艱苦的努力,于2007年5月1日、2009年9月25日先后宣布在南海海域和青海陸域凍土帶鉆獲“可燃冰”實(shí)物樣品,我國(guó)臺(tái)灣的“可燃冰”研究也處于國(guó)際領(lǐng)先水平。
回顧研究發(fā)現(xiàn)歷程,曲折艱辛,也充滿了挑戰(zhàn)和喜悅。上世紀(jì)90年代,張洪濤任原地礦部地質(zhì)調(diào)查局副局長(zhǎng)時(shí),就在時(shí)任局長(zhǎng)的陳毓川院士支持下,關(guān)注、推動(dòng)“可燃冰”研究工作。在國(guó)土資源部啟動(dòng)的國(guó)土資源大調(diào)查中,張洪濤擔(dān)任《大調(diào)查綱要》起草組組長(zhǎng),在時(shí)任國(guó)土資源部部長(zhǎng)的周永康的支持下,把“可燃冰”調(diào)查研究列為重要內(nèi)容,予以重點(diǎn)保障,從此開(kāi)啟了我國(guó)南海北部陸坡和陸域凍土帶“可燃冰”調(diào)查研究評(píng)價(jià)的歷史篇章。隨后,我國(guó)“863”、“973”計(jì)劃都將“可燃冰”納入研究重點(diǎn)。
工欲善其事,必先利其器。張洪濤興奮地說(shuō):“2004年,我們靠德國(guó)科學(xué)家的資金、技術(shù)、人才支援,才完成了南!扇急x存規(guī)律的研究,F(xiàn)在我們建造了‘海洋6號(hào)’調(diào)查船,專門(mén)用于‘可燃冰’調(diào)查研究,花了4億多元建造、裝配儀器設(shè)備,世界一流,去年正式入列下水!
我國(guó)的“可燃冰”儲(chǔ)量有多大呢?張洪濤認(rèn)為,經(jīng)初步分析,僅南海就可能有450億噸油當(dāng)量,這個(gè)數(shù)字還相當(dāng)保守。陸地凍土帶剛鉆了幾個(gè)孔,還屬于“一孔之見(jiàn)”,很難評(píng)估儲(chǔ)量,但青海地區(qū)、漠河地區(qū)、羌塘盆地等是陸域“可燃冰”也是儲(chǔ)藏條件最好的地區(qū),儲(chǔ)量預(yù)期絕對(duì)非常巨大!斑z憾的是,中國(guó)研究的緊迫感仍嫌不足,資助力度也實(shí)在太小!睆埡闈B連搖頭。
“可燃冰”勘探開(kāi)發(fā)三原則:技術(shù)上切實(shí)可行,經(jīng)濟(jì)上有利可圖,環(huán)境上不能有害。
作為普通老百姓,最關(guān)心的是:什么時(shí)候能“燒”上“可燃冰”呢?
張洪濤表示,最樂(lè)觀的估計(jì),我國(guó)10~15年內(nèi)爭(zhēng)取完成“可燃冰”的評(píng)價(jià)、勘查、開(kāi)采等相關(guān)研究,并開(kāi)始一定的商業(yè)研發(fā)。目前,世界上只有前蘇聯(lián)西西伯利亞西北部的麥索亞哈氣田、加拿大麥肯齊三角洲地區(qū)和美國(guó)阿拉斯加北部斜坡區(qū)進(jìn)行過(guò)“可燃冰”試開(kāi)采。海上開(kāi)采恐怕要等更長(zhǎng)時(shí)間。
張洪濤就當(dāng)前我國(guó)“可燃冰”研究提出了三大原則:技術(shù)上要切實(shí)可行,經(jīng)濟(jì)上要有利可圖,環(huán)境上不能有害。談到技術(shù),張洪濤表示自己很著急,“現(xiàn)在各國(guó)都在加緊研究,我國(guó)已經(jīng)有了發(fā)現(xiàn)、評(píng)價(jià)的一些辦法,但勘查、開(kāi)采技術(shù)還是瓶頸!蹦壳,較理想的方法是歐盟提出的,將“可燃冰”開(kāi)采與二氧化碳封存相結(jié)合的“二氧化碳置換法”。這種方法通過(guò)將二氧化碳注入海底置換“可燃冰”里的甲烷,使甲烷水合物成為二氧化碳水合物,再收集分解的甲烷,既獲得了天然氣,又封存了二氧化碳,一舉兩得。經(jīng)濟(jì)上有利可圖就是開(kāi)發(fā)利用成本要低,“如果開(kāi)采成本太高,價(jià)格就會(huì)比天然氣貴,即使再好也沒(méi)人用!睆埡闈f(shuō)。
張洪濤著重談了如何保證“環(huán)境上不能有害”。他指出,“可燃冰”開(kāi)采后,會(huì)造成地下巨大的壓力真空,極易導(dǎo)致“驚天動(dòng)地”的海底滑坡和地底塌陷。而更嚴(yán)重的是,如果開(kāi)采失控,“可燃冰”分解出的巨量甲烷氣體,帶來(lái)的溫室效應(yīng)遠(yuǎn)大于二氧化碳的危害。
張洪濤呼吁,要加速開(kāi)展以下工作:一是盡快查明資源家底。二是加速研發(fā)勘探開(kāi)采技術(shù),比如鉆探工藝、工具研發(fā)等。三是制訂環(huán)境效應(yīng)的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn),包括調(diào)查評(píng)價(jià)海底地形地貌、巖層性質(zhì)、斷裂走向以及甲烷和二氧化碳泄漏的控制。
“前提是國(guó)家要加大投入,各部門(mén)要聯(lián)動(dòng)統(tǒng)籌部署、制定規(guī)劃,另外,要重視人才隊(duì)伍建設(shè),加緊培養(yǎng)復(fù)合型人才,這需要國(guó)家層面的培養(yǎng)、協(xié)調(diào)和支持!睆埡闈龔(qiáng)調(diào)說(shuō)。
“天然氣水合物將可能改變現(xiàn)在的地緣政治模式,美國(guó)、日本、印度可能實(shí)現(xiàn)能源自給,這一事件強(qiáng)烈影響國(guó)際事務(wù)及對(duì)外政策,現(xiàn)存的世界能源貿(mào)易將徹底打破。”張洪濤最后引用了美國(guó)著名地質(zhì)學(xué)家邁克爾關(guān)于“可燃冰”的一段論述,希望我國(guó)加緊研究,使其早日成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的福音,使“可燃冰”的火焰早日綻放于百姓的灶臺(tái)!
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(苒兒)