導(dǎo)讀

地?zé)崾莾Υ嬗诘淄翆又械奶烊粺崃?，可以用來發(fā)電、供暖。地?zé)崮茉谀茉蠢梅矫嬗兄S多優(yōu)勢，使其具備廣闊的應(yīng)用前景。

在未來能源轉(zhuǎn)型的背景下，地?zé)崮鼙徽J(rèn)為是可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵能源之一。地?zé)崮軕?yīng)該如何獲??？世界各國地?zé)崮艿氖褂们闆r如何呢？

目前法國的地?zé)崮茉诳偀崮芟闹兴嫉谋壤浅Ｐ?，是什么限制了法國地區(qū)的地?zé)崮艿拈_發(fā)？

一覽：

• 地?zé)嶂竷Υ嬗诘淄翆又械奶烊粺崃?，可以用來發(fā)電、供暖。
• 開發(fā)地?zé)崮?，對城市很有意義。地?zé)崮芸勺鳛槿祟愡m應(yīng)氣候變化的有利工具。
• 然而，法國的地?zé)崂寐屎艿?，截?021年，其比例只占總能耗的1%。
• 其原因是公眾和地方政府對地?zé)嶂跎伲曳▏你@井公司也較少。
• 由于目前已有許多新項(xiàng)目在開發(fā)建設(shè)中，2019年至2024年，歐洲地?zé)崮芟牧款A(yù)計(jì)將增加270%。

法國能否利用地?zé)崤c其他清潔能源相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)碳中和？去年二月，法國政府提出了一項(xiàng)雄心勃勃的行動計(jì)劃：在15至20年內(nèi)產(chǎn)生足夠的地?zé)崮?，每年?jié)省100 TWh的天然氣，超過2022年前每年從俄羅斯的天然氣進(jìn)口量。為此，在2016年至2028年間，法國的地?zé)嵘a(chǎn)設(shè)施數(shù)量至少要翻倍。地?zé)幔竷Υ嬗诘淄翆又械奶烊粺崃?[1]，可以用來發(fā)電、供暖，法國政府主要關(guān)注的是后者。通過本文，讓我們來看看這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)途徑。

01 地?zé)峁┡?/span>

低能量深層地?zé)幔傅乇硪韵鲁^200米的土壤中蘊(yùn)含的熱能。例如，在法蘭西島地區(qū)的Dogger地下含水層中，水由于底土中放射性元素的自然衰變而升溫，故可從含水層中抽取熱水獲取地?zé)?。抽取后，要回灌冷水，以填補(bǔ)地下層中的空缺。高能量深層地?zé)?，指在有活火山或塌陷溝地區(qū)的地下裂隙巖石中的天然熱水。法國阿爾薩斯的蘇爾茨蘇福雷（Soultz-sous-Forêts）就存在高能量深層地?zé)帷?/span>

在地表以下不到200米的淺層，地殼溫度的穩(wěn)定性也能產(chǎn)生地?zé)幔涸诜▏就?，無論大氣溫度如何變化，淺層土壤的溫度恒定在10-15°C左右。地表和地下土壤之間的溫差，可以通過地?zé)釤岜茫≒ACg）轉(zhuǎn)化成熱能。地?zé)釤岜每梢猿槿〉叵聼崴ú⒃诔槿『蠡毓啵?，也可以是一個(gè)連通地表和地下的管道系統(tǒng)，通過循環(huán)傳熱流體收集熱量。

02 法國地?zé)崮芑厩闆r

目前在法國，深層地?zé)嵋呀?jīng)接入了59個(gè)城市的供熱網(wǎng)，還給工廠供熱（累計(jì)達(dá)2TWh）。法國地質(zhì)調(diào)查局地?zé)岷湍茉磧Υ娌块T主任Mika l Philippe說：“如果積極部署相關(guān)設(shè)施，未來20年法國地?zé)岬睦塾?jì)發(fā)電量可達(dá)10TWh?！钡?zé)豳Y源供能對大城市而言頗有意義，不過必須建設(shè)覆蓋全城的供暖管線，以及占地面積約為2000平方米的發(fā)電站。

Philippe指出：“我國有許多待開發(fā)的地下含水層，地?zé)豳Y源豐富。地質(zhì)調(diào)查局近年來開啟了一系列勘探和研究項(xiàng)目，以更好地評估其能源儲備量。”巴黎西部、法國東南部和阿基坦盆地地?zé)豳Y源較為豐富。不過地?zé)崮艿睦糜芯窒扌詥?？Philippe解釋道：“只有在地?zé)峁?yīng)和需求匹配的情況下，才有可能開發(fā)。換句話說，含有地?zé)岬暮畬颖仨氃谌丝诿芗瘏^(qū)附近，才具備開發(fā)的條件和意義?！?/span>

另一個(gè)有待開發(fā)的是地表地?zé)?。目前在法國地?zé)峥偫昧恐校乇淼責(zé)幔?.8TWh）占較大比例。Philippe說：“我們估計(jì)20年地表地?zé)岬睦昧繉⑦_(dá)到100TWh，相當(dāng)于深層地?zé)崮艿?0倍。”地表地?zé)岬闹饕獌?yōu)勢是什么？首先是分布范圍廣，幾乎全國各地都有，這點(diǎn)與深層地?zé)崮苁植煌??！皩τ谥械让芏鹊淖≌瑓^(qū)，地表地?zé)崽貏e有用?！贝送?，由于地?zé)釤岜镁哂心芰哭D(zhuǎn)換的功能，所以地表地?zé)崮芤部芍评?。在全球變暖的大背景下，這一優(yōu)勢顯得尤其突出。

03 地?zé)崮艿木窒扌?/span>

在法國，地?zé)崮茉诳偀崮芟闹兴嫉谋壤浅Ｐ。?021年只有1%[2]。究其原因，Philippe解釋道：“公眾和地方政府對地?zé)嶂跎佟７▏你@井公司也不多。目前我們在與多個(gè)部門配合，試圖消除這些障礙?！贝送?，盡管國家有各種鼓勵政策，但地?zé)岬耐顿Y成本還是很高。根據(jù)法國環(huán)境和能源管理署（ADEME）的估算[3]，對于一個(gè)獨(dú)戶家庭，一個(gè)地?zé)釤岜玫某杀臼敲磕?731歐元（包括安裝費(fèi)，扣除補(bǔ)貼金額）。相比之下，燃?xì)忮仩t的成本是2236歐元，電暖氣是4429歐元。然而，考慮到電力、天然氣和木材價(jià)格未來會上漲，地?zé)崮軐Κ?dú)戶家庭其實(shí)是最合算的。對于高密度住宅和商業(yè)建筑，地面地?zé)崾悄壳白畎嘿F的解決方案。

“2021年，地?zé)嶂徽挤▏偀崮芟牡?%?！?/span>

世界各國地?zé)崮艿氖褂们闆r如何呢？大家估計(jì)見過冰島發(fā)電站“云霧繚繞”的照片吧。冰島的地下水溫度高達(dá)110°C。將地下含水層的蒸汽和熱水分離，前者可以轉(zhuǎn)動渦輪機(jī)發(fā)電，后者可以輸送到供暖管道中。2013年，冰島29%的電力來自于地?zé)岚l(fā)電，45%的建筑物靠地?zé)峁┡痆4]。但是冰島過于出類拔萃，不具有代表性。截至2022年，全球消耗的熱能只有0.37%來自地?zé)醄5]。法國的地?zé)峥偣崃恐挥?.7TWh，歐洲則有82.1TWh[6]，全球?yàn)?6000TWh[7]。就地?zé)岚l(fā)電而言，美國的發(fā)電能力最強(qiáng)（2.5TWh），其次是印度尼西亞和菲律賓[8]。在法國，地?zé)岚l(fā)電基局限于瓜德羅普島的布揚(yáng)特（Bouillante）地?zé)岚l(fā)電廠（112GWh/年）和阿爾薩斯的蘇爾茨蘇福雷發(fā)電廠（12GWh/年）。

Mika l Philippe說：“法國正在加速開發(fā)地?zé)峁犴?xiàng)目，特別是為商業(yè)建筑和供暖官網(wǎng)供熱?！备鶕?jù)國際能源署的數(shù)據(jù)，近年來地?zé)峁崃吭鲩L最多的兩個(gè)國家是中國和土耳其，其中中國有望繼續(xù)增長。另外，歐洲是地?zé)崮芟M(fèi)量最多的區(qū)域之一：2019年至2024年間，消耗量將增長270%。

開采深層地?zé)崮?，會引發(fā)地震？

深層地?zé)衢_采往往伴隨著地震。斯特拉斯堡大學(xué)地球科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家Jér me Vergne介紹：“這是一個(gè)眾所周知的現(xiàn)象，開采方有義務(wù)監(jiān)測地?zé)衢_采引發(fā)的地震活動?！辈贿^，地?zé)衢_采導(dǎo)致的地震一般低于1.5級，人們感覺不到。“在少數(shù)情況下，會發(fā)生高震級的地震。例如，在2019年至2021年期間法國文德奈姆地?zé)犴?xiàng)目的開發(fā)前期階段，斯特拉斯堡北部檢測到了三次3至3.9級的地震。”

項(xiàng)目進(jìn)行水力壓裂時(shí)，最容易引發(fā)地震。水力壓裂，指往巖層中用高壓注入水和添加劑，以促進(jìn)儲層中地?zé)崃黧w的循環(huán)。Vergne說：“地?zé)醿又斜緛砭陀性S多裂縫和斷層，天然滲透性高，容易發(fā)生地震?！比斯ぷ⑷胍后w，改變了裂縫內(nèi)部壓力，便會產(chǎn)生地震破裂。此類地震被稱為“誘發(fā)地震”，震級可能會較高。2017年，韓國浦項(xiàng)發(fā)生了5.4級地震，是地?zé)犴?xiàng)目引發(fā)的最嚴(yán)重的地震。Vergne 指出：“地?zé)犴?xiàng)目引發(fā)的地震不是‘無中生有’，而是‘駱駝背上的最后一根稻草’，讓本來就要發(fā)生的地震提早到來?！痹诜▏?，每個(gè)高能量深層地?zé)衢_發(fā)項(xiàng)目都配備一個(gè)“紅黃綠”三色預(yù)警系統(tǒng)。在伊爾基什-格拉芬什塔登和文德奈姆項(xiàng)目附近，一旦記錄到1.5級的地震，項(xiàng)目開發(fā)方就會加強(qiáng)警戒，并逐漸調(diào)整施工方式，以避免任何2級以上的地震。

作者

Ana s Marechal

編輯

Meister Xia

參考資料

1. Website consulted on 30/03/2023: www.geothermies.fr

2. Ministry of Energy Transition, 2 February 2023, Geothermal energy: an action plan to accelerate.

3. Ademe, Co ts des énergies renouvelables et de récupération en France, édition 2022.

4. Website consulted on 31/03/2023: https://nea.is/geothermal/the-resource/

5. IEA (2019d), World Energy Statistics and Balances 2018 (database), www.iea.org/statistics/; IEA (forthcoming), World Energy Outlook 2019.

6. Website accessed on 30/03/2023: www.geothermies.fr

7. IEA (2019), Renewables 2019, IEA, Paris https://www.iea.org/reports/renewables-2019, License: CC BY 4.0

8. Website accessed on 30/03/2023: www.geothermies.fr