|
未来的清洁能源：可燃冰 胡展翔 可燃冰：是天然气与水的天然气水合物Natural Gas Hydrate（简称Gas Hydrate），在高压低温条件下形成的固态结晶物质。
 可燃冰是20世纪科学考察中发现的一种新的矿产资源。可燃冰由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。外形晶莹剔透，与冰相似，由于含有大量甲烷等可燃气体，所以燃点很低，极易燃烧。所以又被称作“可燃冰”或者“固体瓦斯”和“气冰”。
可燃冰在自然界广泛分布在大陆永久冻土、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。 高效清洁的能源 可燃冰是一种新型高效能源，其成分与人们平时所使用的天然气成分相近，但更为纯净，开采时只需将固体的“天然气水合物”升温减压就可释放出大量的甲烷气体。1立方米可燃冰含有164多立方米的甲烷气体。同等条件下，可燃冰燃烧产生的能量比煤、石油、天然气要多出数十倍，而且燃烧后不产生任何残渣和废气，避免了污染问题。可燃冰被称作“属于未来的清洁能源”，被誉为未来具有商业开发前景的战略资源，迄今为止，全球至少有30多个国家和地区在进行可燃冰的研究与调查勘探。
 储量巨大
目前，全世界拥有的常规石油天然气资源，将在未来不久逐渐枯竭。而科学家估计，约是当前已探明的所有化石燃料（包括煤、石油和天然气）中碳含量总和的2倍。由于天然气水合物的非渗透性，常常可以作为其下层游离天然气的封盖层。因而，加上汽水合物下层的游离气体量这种估计还可能会大些。 仅仅在海底区域，可燃冰的分布面积就达4000万平方公里，占地球海洋总面积的1/4。光是海底可燃冰的储量就够人类使用1000年，因而被科学家誉为“未来能源”。具有广阔的开发前景，美国、日本等国均已经在各自海域发现并开采出天然气水合物。 世界上海底天然气水合物已发现的主要分布区是大西洋海域的墨西哥湾、加勒比海、南美东部陆缘、非洲西部陆缘和美国东海岸外的布莱克海台等，西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、千岛海沟、冲绳海槽、日本海、四国海槽、日本南海海槽、苏拉威西海和新西兰北部海域等，东太平洋海域的中美洲海槽、加利福尼亚滨外和秘鲁海槽等，印度洋的阿曼海湾，南极的罗斯海和威德尔海，北极的巴伦支海和波弗特海，以及大陆内的黑海与里海等。 因此，从20 世纪80 年代开始，美、英、德、加、日等发达国家纷纷投入巨资相继开展了本土和国际海底天然气水合物的调查研究和评价工作，同时美、日、加、印度等国已经制定了勘查和开发天然气水合物的国家计划。特别是日本和印度，在勘查和开发天然气水合物的能力方面已处于领先地位。  目前开采的技术瓶颈 可燃冰在给人类带来新的能源前景的同时，对人类生存环境也提出了严峻的挑战。天然可燃冰呈固态，不会像石油开采那样自喷流出。如果把它从海底一块块搬出，在从海底到海面的运送过程中，甲烷就会挥发殆尽，同时还会给大气造成巨大危害。 富含甲烷，开采不当将明显加剧全球变暖 可燃冰在给人类带来新的能源前景的同时，对人类生存环境也提出了严峻的挑战。可燃冰中的甲烷，其温室效应为 CO2 的20 倍，温室效应造成的异常气候和海面上升正威胁着人类的生存。全球海底天然气水合物中的甲烷总量约为地球大气中甲烷总量的 3000 倍，若有不慎，让海底天然气水合物中的甲烷气逃逸到大气中去，将产生无法想象的后果。 甲烷排入海水将造成海洋环境改变，甚至引发海啸 除温室效应外，海底天然气水合物开采还会带来更多问题。甲烷气体如果排入海水，其氧化作用会消耗大量氧气，对海洋微生物生长发育带来危害；如果排入海水的甲烷量特别大，还可能造成海水汽化和海啸等，造成巨大的危害。此外，天然气水合物在开采过程中还会分解产生大量的水，释放岩层孔隙空间，使其赋存区地层发生固结性变差，引发海底滑塌等地质灾变。毁坏海底工程设施，如：海底输电或通讯电缆和海洋石油钻井平台等。 天然可燃冰呈固态，不会像石油开采那样自喷流出。如果把它从海底一块块搬出，在从海底到海面的运送过程中，甲烷就会挥发殆尽，同时还会给大气造成巨大危害。为了获取这种清洁能源，世界许多国家都在研究天然可燃冰的开采方法。 科学家们认为，一旦开采技术获得突破性进展，那么可燃冰立刻会成为我们的主要能源。 中国可燃冰的寻找和勘探现状  2007年5月1日凌晨，中国在南海北部成功钻获天然气水合物实物样品“可燃冰”，从而成为继美国、日本、印度之后第4个通过国家级研发计划采到水合物实物样品的国家。 据测算，中国南海北部天然气水合物的资源量为700亿吨油当量，约相当中国目前陆上石油、天然气资源量总数的二分之一。 我国地质部门先后于2008年11月和2009年6月在青海省天峻县木里镇永久冻土带多次成功钻获可燃冰实物样品，使我国成为世界上第一个在中低纬度冻土区发现可燃冰的国家，预计十年左右能投入使用。这是中国首次在陆域上发现可燃冰，使中国成为加拿大、美国之后，在陆域上通过国家计划钻探发现可燃冰的第三个国家。初略的估算，远景资源量至少有350亿吨油当量。新中国成立后，大庆油田的发现为我国甩掉了贫油国的帽子。可燃冰作为“后石油时代”的重要替代能源，此次的发现在某种意义上可以同当年发现大庆油田的意义相媲美。 中国的南海和陆地永久冻土带采样成功，标志着中国可燃冰调查研究水平已步入世界先进行列。 我国已将可燃冰纳入“十二五”能源发展规划之中。 2011年3月15日，可燃冰已经纳入“十二五”能源发展规划，加快加强勘探和科学研究，以便为未来开发利用奠定基础。 无论是国土资源部，还是国家能源局，对可燃冰的态度都日渐明确。作为一种新型能源，可燃冰纳入“十二五”能源发展规划更多的是侧重于勘探和科学研究。 数据显示，“十一五”期间，全国油气勘探投入2750多亿元，平均每年550亿元，较“十五”期间翻番；同期页岩气、砂岩气、天然气水合物等非常规油气资源勘查速度进一步加快，而“十二五”期间，相关工作将更上一层楼。 中国在南海、青藏高原冻土带先后发现可燃冰，其中中国作为第三大冻土大国，具备良好的天然气水合物赋存条件和资源前景。据科学家粗略估算，远景资源量至少有350亿吨油当量。 虽然开发利用前景广阔，但短期内可燃冰的开采瓶颈却难以突破。 可燃冰勘探开发是一个系统工程，涉及海洋地质、地球物理、地球化学、流体动力学、钻探工程等多个学科。尽管中国可燃冰勘探研究起步较晚，但在海域可燃冰勘探和实验合成等领域已经与世界保持同步，在某些方面还形成了自己的技术特色，在可燃冰纳入能源规划的大背景下，提早获得开采技术突破的是有可能的。  “海洋六号”助力可燃冰勘探 我国第一艘自行设计的可燃冰综合调查船“海洋六号”，2012年5月下旬再次深入南海北部区域，对那里的可燃冰资源进行新一轮“精确调查”。 2009年10月，我国第一艘可燃冰综合调查船“海洋六号”，在广州海洋地质调查局仑头码头鸣笛，正式入列我国海洋地质调查船队建制。 “海洋六号”可燃冰综合调查船，是依据我国海域特点和海洋地质需要，由我国自主设计、建造的第一艘可燃冰综合调查船，它将以海底可燃冰资源调查为主，兼顾其他海洋地质、海洋矿产资源调查工作。它的入列，将加快我国海洋可燃冰调查步伐。 “海洋六号”船长106米、宽17.4米，最大吃水5.7米，设计排水量4600吨，续航力15000海里，调查船采用了电力推进系统、动力定位、全回转舵桨等国际先进技术及设备，配置了4000米级深海水下机器人“海狮号”、深水多波束测深系统、深水浅地层剖面系统等，总造价4亿元，装备条件在我国海洋地质调查队伍中首屈一指。  
更多科技文化教育电子技术 |
|
|
