美国未来能源供应的前景令人莫测。如果按目前趋势发展,美国将会进一步依赖石油的进口。低廉的石油价格影响了国内石油的增产。1981年以来,在石油和天然气资源勘探和开发方面的私人投资下跌了50%。到1995年,美国的石油生产将下降27%,而从充满争端的中东地区进口的石油可能达到石油总消费量的50%。此外,低廉的油价致使美国对能源的保护与选择兴趣大减。

美国能源工程研究委员会近来正在致力研究一种代用能源——地热能源。一个由工程师、各方面代表和地质矿产专家组成的研究小组认为:这一范围极其广泛的资源有可能对美国能源的自给作出重要贡献。为了得出这一结论,研究委员会已对研究和开发项目所需要的经费以及对有关大学、政府和那些能促进地热能源技术开发的私人行业之间合作的性质作了研究。

丰富的能源

根据委员会过去研究的有关文章报导,从地球表层以下天然地热层所取得的提取物表明,可获得的地热能源相当于90,000个普鲁德霍湾油田所蕴藏的石油,按现在的石油消耗水平,此种地热能源可以满足美国今后600 ~ 700年能源供应的需求。然而,目前大部分地热能源还不能以与其他能源相竞争的价格进行开采。该能源工程委员会说,只利用此地热能源的一小部分,比如5%,就能使它很经济地转换成电和热,可以满足美国今后几十年对能源的需求,从而减少使用石油进行发电。

按照能源部(DOE)的地热技术项目的要求,该能源工程委员会对四种类型地热资源(热液、地压、热干岩石和岩浆)的前景作了预测。迄今,只有由断裂和多孔岩石中的蒸汽和热水所形成的热液能源证实可利用,对商业界具有吸引力。在旧金山以北著名的间歇喷泉地区的许多发电站自1960年以来就利用地下水库天然释放的蒸汽进行发电,年发电量估计为2,000兆瓦。在这些电站的发电期间,其总发电量将取代8亿桶原油的需求。

除了目前世界上蕴藏最丰富的热液能源地区一一间歇喷泉以外,利用这种能源发电的电菇遍布美国西部,那儿的地壳和最近火山活动的稀薄物已形成了许多可利用的蒸汽和热水池。美国发电站利用热液能发电的电量占世界商业性发电量的40%。世界利用地热能源发电的其他主要国家还有:菲律宾,墨西哥、意大利、日本和新西兰。

以诺曼 · 哈克门为主席的能源工程研究委员会认为,当前从事的工作只是在探测、寻找热液供给的很小部分。但在这些开发项目中,已取得的经验和发达的技术能促使人们从其他地热能中取得有用的能源,正像该委员会指出的那样,要使地热能生产过程中释放出来的氢硫化物、易燃和有毒气体等副产物达到环境能接受的程度。

其他地热资源

经济上的不稳定和技术上的障碍使人们对勘探其他三种地热能的前景认识不清。该委员会认为,如果石油的价格没有大幅度的增加,就预示着地压和热干岩石两种能源的成本在某些方面可能属于商业性竞争的价格范围。

地压层——有时和天然气相结合的、含有热水的高压穴。这是一种“摸彩袋”式的能源。例如在德克萨斯州的一口示范井,电力研究所将采用天然气、热水热能和水头压力的水能进行发电。已发现的地压层主要集中在美国海湾沿海一带,美国其他六个地区也有相似的海湾。

热干岩石层——地面以下的温度随着深度的增加而升高,深度每增加一公里,温度至少上升20摄氏度,那儿地热资源最丰富。美国预计大约20%地下层属于高热岩石层,那儿的温度变化率:每增加一公里的深度,温度就升高45°C以上,它能提供相当于116万亿桶石油的能源。但这丰富的资源究竟有多少可以被发现,在技术和经济有限的条件下尚不清楚。

获得这种能源,需要大量碎裂而不渗水的热岩石,并在一井中注入水,使井水在该热岩石网络中不断循环,然后流经另一口井返回地面。由岩石转换成水的地热能可以用来生产电力和热能。

温度在600°C以上的熔化岩和岩浆层在夏威夷和西部其他的一些州均已发现。开发通常位于3公里以下深的地下热能需要一种为开发热干岩石层而设想的方法,技术上的障碍令人生畏。但委员会认为,岩浆资源对美国未来能源供应却是一种潜力很大的重要来源。

选择开发

该委员会说,地热能将在美国的未来起多大作用还不能肯定。从地理上说,资源不可能正巧坐落在需要能量的地区,运送的成本又很高。但他们强调选择开发这种能源的重要性。该委员会警告说,1986年至1987年期间,石油供过于求和价格疲软是石油长期供不应求的短期波动现象。

美国过大地依赖煤和原子能发电是导致能源危机的潜在因素。然而用煤发电的电站产生了诸如硫酸氧化物、氮、二氧化碳等气体污染物,它们可能导致酸雨的形成和地球变暖。由于放射性材料的扩散产生潜在的危险,原子能给人们一种不良的印象。明显不同的是,地热能发电可以减少或消灭环境污染的问题。

当然,地热能不是一点也不存在环境污染的问题,但根据热液工厂历来的环境控制技术经验认为,他们能够解决这一难题。另一些可能产生的问题,如土地的下沉和轻微的地震活动,似乎对某些地区很明显,这 - 就需要对开采场地仔细进行测定。

基金计划

美国能源部支持地热能源研究的经费已从1979年的1亿5千8百万美元直线下降至1987年的2100万美元。该工程委员会的结论是:在利用各种能源之时,需要制定一项稳定的、具有足够经费的研究开发规划,以便确定和提高其科学、技术以及经济的可行性。

专家们提出了一项5年基金计划,该计划要求,应该将支持各种地热能源研究的经费提高到应有的水平。根据该工程委员会的原始基金计划,一九八八年美国能源部提供给地热能研究与开发的援助经费应为3,500万美元,1989年应增加到3,870万美元,而到1992年再下降至2,600万美元。

主要经费应用于热液能源项目研究,此热液能源项目成本收回速度会产生得最快,同时又可以取得开发其他地热能源所需要的各种技术数据。

联邦政府的援助经费应由产业部门捐款,这些产业从50年代以后就对热液研究开发项目进行投资。该工程委员会估计,工业部门每年投资350万美元支持发展钻探技术和用于高温测试设备等方面。

在研究热干岩石、地压和岩浆资源方面的花费的收回,一时难以确定。因此这些方面对产业部门没有吸引力。该工程委员会认为,因为对将来各种地热能源供给的选择相当重要,因此美国联邦政府应为这些长期地热能源的可行性稳定研究项目提供经费。该工程委员会还对选择促使政府、工业部门和大学之间进行合作研究此开发项目的做法作了探讨。一家地热钻探机构在能源部和产业的支持下已取得了进展。该机构的计划旨在提多开发技术,以便减少钻井和建井的费用,为了更好地完成短期开发规划中的重点工作,委员会建议重新建立组织,并改名为地热能开发组织。

该工程委员会还建议,能源部新建一个地热能源研究机构,由热心于长期研究地热资源项目的研究人员组成,该组织将向政府部门提出建议,要他们把热能源研究项目列入议事日程,并为该研究项目拨款。根据该工程委员会的推荐,一个协调小组将在各机构间交施信息,起联络作用。

[《News Report》1987年12期、1988年第1期]