今天的人类社会,正处在巨大变革进程的重要关口期,目前大多数能源是从化石能源中获得,展望未来,无数的可再生能源和新能源正纷至沓来,关于能源,如何储存?人类未来到底有哪些可用的能源方向?它们的特性和优点是什么?风险和挑战又如何应对?
根据史实记载,中国是世界上最早使用天然气的国家,两千多年前的李冰在担任蜀郡守时,在钻井的过程中发现了天然气井,比西方发现早了一千多年。
到了三国时期,诸葛亮发明了以竹导气的方法,把竹子中间打通制作成竹制管道,一头塞入“火井”,一头引至各户熬盐的灶下,打造了世界上最早的天然气输送管道。
聪慧的古人虽然最早开采和使用天然气,也掌握了基础的运输方法,但是如何储存天然气始终是无法解决的大难题。
如何储存天然气的重大科研课题,被杨春和院士在当代攻克,大家所熟知的西气东输是长管道输送,也必须在储气库建成基础上才能实现,杨春和院士和他的团队攻破了一个个技术难关,让天然气的开采、输送、储存、使用,衔接成完整的链条。
地底深处的“星辰大海”
这期特邀嘉宾是中国工程院院士,岩石力学专家,我国层状盐岩储气库的开拓者杨春和院士,创演环节他分享了自己几十年来盐岩地下储气库的科研征程。
盐矿开采后,遗留下来的大型地下空间,通过注气排卤,就能形成巨大的储气库,它既是自然的采矿工程,又是储气库的建设工程。
1999年,他在美国内华达大学获得地质工程学士学位,却毅然决然回到祖国怀抱,并投身盐岩地下油气储备工程研究。
当杨春和院士提出用地下空间用来储存天然气的想法时,并不被看好,因为那时我国在这方面的工程建设和基础性研究几乎为零,甚至很多同行专家,觉得杨春和是在异想天开。
更为艰难的现实是,我国盐岩地层地质结构的复杂程度超乎想象,地质条件差、岩层结构厚度小、夹层多、岩心也是黑黢黢的,这种条件下想建库犹如攀登天梯般的难度,在国外如果遇到这种地质条件,都直接放弃建库。
杨春和院士绝不甘心就这样放弃,为了摸清我国盐矿地质情况,杨春和院士和他的团队,走遍了我国17个地区,在每个有可能建库的盐矿,都留下了他和他的研究团队的身影和足迹。
功夫不负有心人,在采集大量的岩盐样品以后,经过逐个反复对比精密计算,通过大量的室内和现场的测试,终于得到确定的结论,我国的盐层,无论从密闭性还是稳定来看,作为油气战略储备是完全可靠的。
杨春和院士和他的团队开创了水平建腔,克服了盐层薄的缺陷,盐穴沉渣空间储气扩容克服了高杂质的缺陷,就这样中国盐穴储气库开始了自己的特色建设之路。
二十年来杨春和院士和他的团队在中国的大地上,共同建设了100多座盐穴储气库,让盐穴储气库在中国落地生根,开花结果!
每一个地下盐穴,都像一个存储万物的“宝葫芦”,未来不光可以储气储电,还可以储存石油、氢气、氦气、二氧化碳、液流电池等等,每一座盐穴都是中国未来的能源地下银行。
全球能源革命的机会正在眼前,中国不仅要做能源大国,更要做能源强国,作为地下能源储备的科技工作者,杨春和院士总有一种时不我待的使命感。
但他坚信,今天每一步向地下的探索,都是在为子孙万代拓宽生存空间,为了这个伟大的目标,如杨春和院士这般从事能源工作的科研人员,始终低头赶路,因为他的星辰大海不在头顶,而就在站立的土地深处。
2007年,金坛储气库正式投产运行,这是我国乃至亚洲的第一座地下盐穴储气库。深埋在地底下1000多米的这座储气库,累计采气量突破50亿立方,可满足长江三角地区1600户家庭调峰(期)燃气的需求。
今年6月,位于潜江市的江汉盐穴天然气储气库——王储1井正式投产注气,这也是江汉盐穴天然气储气库开始注气的第2口超深井,深度达到了2000米。作为亚洲最大的盐穴储气库,江汉盐穴天然气储气库的设计总库容达到48.09亿方,未来可储备湖北人半年以上的用气。
奇思妙想的新能源
人类想要的美好生活,离不开充足的能源供应,而理想中的能源,应该是环保而高效的。
本期节目科普作家、美国康奈尔大学物理化学博士包坤、清华大学核科学与技术博士齐妙、北京师范大学数学教育研究生杨昊辰,三位“科技新青年”展开奇思妙想,探讨未来人类新能源方向。
向海洋要能源:用波浪能发电,顾名思义就是利用海浪的动能来产生电能的一种方式,完全收集海上的波浪,转化为液压然后液压再转化为电能,今年7月,我国首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置“南鲲”号投入运行,这也是世界第一座兆瓦级漂浮式发电装置,每天最大发电量可达2.4万度,足够给3500户家庭使用,相当于一个巨型海上充电宝。
向地下要能源:地球内部时时刻刻发生着很多的热核反应,还有很多放射性的衰变,在地壳的内部还有很多的融熔岩浆,它蕴含了很丰富的地热能,地热资源要比水力发电的潜力大100倍。它不但是无污染的清洁能源,而且如果热量提取速度不超过补充的速度,那么热能还可以是可再生的。
向太空要能源:在空间将太阳能转化为电能,再通过无线能量传输方式传到地面的电力系统。之所以提出建设空间太阳能电站,因为人类对新型清洁能源需求变得越来越迫切。风能、水能的稳定性会受到季节和地理位置的影响,太阳能由于具有总量巨大,且具有取之不尽的优势,可成为未来能源供给的支柱。
在我们脚下的土地、头顶的天空、身边的海浪……打破大家想象和认知的地方,也许都有蕴藏新能源的可能。
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作者:吴梦晗 胡静
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