近年來，全球嚴(yán)峻的能源形勢以及使用常規(guī)能源帶來的環(huán)境問題，促使世界各國努力地尋找新的替代能源來構(gòu)建多元化能源結(jié)構(gòu)，以保證本國能源安全。在2013中國國際礦業(yè)大會(huì)可持續(xù)發(fā)展分會(huì)場上，來自不同國家的參會(huì)代表共同探討了地?zé)岙a(chǎn)業(yè)發(fā)展的話題，地?zé)崮?/a>以其清潔和儲(chǔ)量豐富的特點(diǎn)正吸引著越來越多的國家予以關(guān)注，本期將美國、冰島、日本這3個(gè)地?zé)?/a>能源開發(fā)利用突出國家的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行梳理介紹，以饗讀者。

 

  目前國際上有100多個(gè)國家開發(fā)利用地?zé)崮?/a>，并以每年12％的速度遞增，能源專家普遍預(yù)計(jì)，到2100年地?zé)崮芾?/a>將在世界能源總值中占30％～80％。地?zé)崮?/a>是指蘊(yùn)藏在地球內(nèi)部距地表5公里以內(nèi)的能量，是一種由于復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)而形成的巨大自然能源。據(jù)估算，地球蘊(yùn)藏的地熱能約14.5×1025千焦，折合4948萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，而全球煤的埋藏量僅為1萬億噸。由此可以看出，地?zé)豳Y源的利用前景非常廣闊。

 

  地?zé)岚l(fā)電是現(xiàn)代地?zé)?/a>的突出利用形式地?zé)崮芾?/a>包括地?zé)嶂苯永?/a>和地?zé)岚l(fā)電，其中地?zé)嶂苯永?/a>歷史悠久，技術(shù)較成熟，主要包括地?zé)峁┡?/a>、地?zé)?/a>務(wù)農(nóng)、地?zé)?/a>醫(yī)療、地?zé)峁I(yè)利用。

 

  現(xiàn)代地?zé)岬耐怀鲎饔檬堑責(zé)?a href="http://www.qddehua.com.cn/t/發(fā)電.html" >發(fā)電。自從1904年意大利在拉德瑞羅地?zé)崽?/a>建立世界上第一座地?zé)?a href="http://www.qddehua.com.cn/t/發(fā)電.html" >發(fā)電試驗(yàn)裝置以來，由于受地質(zhì)勘探條件所限，初期發(fā)展較慢，到70年代以后才突飛猛進(jìn)，美國、日本、意大利、新西蘭等國家都把地?zé)岚l(fā)電作為新能源開發(fā)的重點(diǎn)，隨之而來的是一批發(fā)展中國家也奮起猛追，大有后來居上的勢頭，如菲律賓、墨西哥、印度尼西亞等國家。2005年，根據(jù)世界地?zé)岽髸?huì)資料統(tǒng)計(jì)，全球有24個(gè)國家建有地?zé)犭娬?/a>，地?zé)嵫b機(jī)前5位的國家為美國、菲律賓、墨西哥、印度尼西亞和意大利。全球地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)已達(dá)到8900兆瓦，年發(fā)電量5.68×1011千瓦時(shí)。

 

  地?zé)岚l(fā)電和火力發(fā)電的原理是一樣的，都是利用蒸汽的熱能在汽輪中轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后帶動(dòng)電機(jī)發(fā)電。

 

  所不同的是，地?zé)岚l(fā)電不像火力發(fā)電那樣要備有龐大的鍋爐，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地?zé)崮?/a>。

  地?zé)岚l(fā)電比風(fēng)電更穩(wěn)定，地?zé)崮?/a>比太陽能、風(fēng)能的能量品位高，而且可長期不間斷。據(jù)世界能源理事會(huì)統(tǒng)計(jì)，一年365天，共計(jì)8760小時(shí)，地熱能的利用系數(shù)是72%～76%，一些技術(shù)先進(jìn)的國家能達(dá)到95%，也就是說一年可運(yùn)行8322小時(shí)，設(shè)備維修時(shí)間很短。而普通火電廠的利用系數(shù)是50%多一些，風(fēng)力發(fā)電是21%，太陽能發(fā)電是14%。另外，地?zé)岙a(chǎn)業(yè)所需的單位裝機(jī)容量占地面積比光電、風(fēng)電、煤電、核電等至少低1個(gè)量級。

 

  地?zé)崮荛_發(fā)面臨資金和技術(shù)兩大難題和其他可再生能源起步階段一樣，地熱能形成產(chǎn)業(yè)的過程中面臨的最大問題來自于技術(shù)和資金。

 

  地?zé)岙a(chǎn)業(yè)屬于資本密集型行業(yè)，從投資到收益的過程較為漫長，一般從調(diào)查、選址、施工到最終發(fā)電需要花10年至15年時(shí)間，較難吸引到商業(yè)投資。據(jù)估算，在日本，1千瓦時(shí)(度）電的成本如下：地?zé)?6日元、水力13.6日元、燃油火電10.2日元、燃煤火電6.5日元、燃?xì)饣痣?.4日元、核電5.9日元～14.2日元，比較起來，地?zé)岬?a href="http://www.qddehua.com.cn/t/發(fā)電成本.html" >發(fā)電成本最高。但隨著技術(shù)的進(jìn)步，地?zé)岬?a href="http://www.qddehua.com.cn/t/發(fā)電成本.html" >發(fā)電成本也在逐年降低，如九州電力公司的八丁原發(fā)電站，近年來發(fā)電成本已降至每千瓦時(shí)7日元。

 

  地?zé)崮艿睦迷诩夹g(shù)層面上有待發(fā)展的地方主要是對于開采點(diǎn)的準(zhǔn)確勘測，以及對地?zé)崽N(yùn)藏量的預(yù)測。由于一次鉆探的成本較高，找到合適的開采點(diǎn)對于地?zé)犴?xiàng)目的投資建設(shè)至關(guān)重要?，F(xiàn)在，地?zé)岙a(chǎn)業(yè)已采取引進(jìn)石油、天然氣等常規(guī)能源勘測設(shè)備，以便為地?zé)崮軐ふ覝?zhǔn)確的開采點(diǎn)。

 

  另外，地?zé)嵊糜诎l(fā)電，如果取用的水多于回注的水，最后可能會(huì)引起地面沉降。地?zé)峋?/a>排出的液體中還有二氧化碳、硫化氫、甲烷、氨氣、汞、砷等成分，有可能加重溫室效應(yīng)和帶來酸雨。但對于這些問題，如果采取各種有效的技術(shù)措施，嚴(yán)格監(jiān)測和防治，是可以解決和控制的。ZIYUANDAOKAN第一次石油危機(jī)后，日本國內(nèi)曾掀起一股地?zé)岚l(fā)電熱。隨著原子能發(fā)電的普及和煤炭價(jià)格的回落，功率遠(yuǎn)小于火電站的地?zé)犭娬?/a>逐漸受到冷落。2011 年的“3·11”大地震導(dǎo)致福島核電站發(fā)生核泄漏，日本國內(nèi)棄核、發(fā)展地?zé)崮艿暮袈曇搽S之高漲。為實(shí)現(xiàn)削減溫室氣體排放目標(biāo)，樹立環(huán)保節(jié)能的世界形象，樹立“低碳經(jīng)濟(jì)”長遠(yuǎn)競爭力，日本時(shí)隔20 年再次啟動(dòng)地?zé)岚l(fā)電站建設(shè)工程。

 

  日本被稱為火山列島，擁有火山 119 座，作為日本象征的富士山，就是典型的層狀火山。日本地震、火山活動(dòng)頻繁，災(zāi)害不斷，但是，正因?yàn)閾碛羞@些火山，日本的地表下蘊(yùn)藏著大量熔漿，也帶來了豐富的地?zé)豳Y源。據(jù)權(quán)威統(tǒng)計(jì)，日本地?zé)?a href="http://www.qddehua.com.cn/t/資源.html" >資源的蘊(yùn)藏量排名僅次于印尼、美國，位于世界第三，換算成發(fā)電能力達(dá) 2347 萬千瓦，相當(dāng)于 15座原子能發(fā)電站。目前日本有 18 處地?zé)岚l(fā)電站，地?zé)岚l(fā)電量約為風(fēng)力發(fā)電的 2 倍，太陽能發(fā)電的 3 倍。世界 70% 的地?zé)岚l(fā)電設(shè)備由日本的富士電機(jī)、東芝、三菱重工公司提供。

 

  為了推動(dòng)地?zé)岚l(fā)電站的建設(shè)，日本政府推出了一系列扶持政策，包括制定地?zé)岚l(fā)電長期規(guī)劃目標(biāo) ：經(jīng)產(chǎn)省預(yù)計(jì)，2020 年地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量增加到2005 年的 2 倍以上，即 120 萬千瓦 ；2030 年增加到 190萬千瓦。同時(shí)，適當(dāng)修訂有關(guān)法律 ：2003 年，日本政府發(fā)布了《新能源特別措施法》，要求每家電力公司有義務(wù)開發(fā)一定量的新能源發(fā)電。當(dāng)前，為了促進(jìn)地?zé)?a href="http://www.qddehua.com.cn/t/資源.html" >資源的充分合理運(yùn)用，日本政府正研究解除上述規(guī)定，僅要求電力公司采取特定方法發(fā)電即可，不作開發(fā)量的約束。此外，還在技術(shù)及資金上給予援助。日本經(jīng)產(chǎn)省牽頭成立了由電力公司負(fù)責(zé)人、相關(guān)學(xué)者組成的研究會(huì)。2009 年 4 月，日本開始對地?zé)犭娬?/a>的前期投資給予資金援助。為普及地?zé)岚l(fā)電，日本經(jīng)產(chǎn)省加大政策扶持力度，增加開發(fā)地下資源建設(shè)發(fā)電設(shè)備的相關(guān)補(bǔ)助。目前，政府補(bǔ)助 20% 的開發(fā)費(fèi)用，正研究將補(bǔ)助提高至 33%。 （原載 11 月 9 日《中國國土資源報(bào)》）雖然冰島很早就用地?zé)峁┡?/a>，而且有得天獨(dú)厚的自然條件，但實(shí)際上冰島在 20 世紀(jì) 70 年代以前卻大量使用煤炭和石油，受到 1973年能源危機(jī)的沖擊，冰島走上了大規(guī)模利用地?zé)岬牡缆?。?jīng)過 40 年的努力，2010 年冰島電能的 26% 來自地?zé)岚l(fā)電，73.8% 來自水電，不足1% 來自傳統(tǒng)的化石燃料。被視為世界地?zé)衢_發(fā)楷模的冰島，目前 85% 的住宅都在利用地?zé)?a href="http://www.qddehua.com.cn/t/供暖.html" >供暖。

 

  冰島地?zé)豳Y源的勘查與開發(fā)由國家統(tǒng)一管理，不允許私有公司進(jìn)行地?zé)岬?a href="http://www.qddehua.com.cn/t/勘查.html" >勘查與開發(fā)經(jīng)營活動(dòng)。冰島地?zé)峁芾頇C(jī)構(gòu)包括 ：國家能源局、國家地質(zhì)調(diào)查局和能源公司。

 

  國家能源局負(fù)責(zé)地?zé)豳Y源勘探和開發(fā)政策的制定，并為社團(tuán)、公司和個(gè)體地?zé)豳Y源的利用提出建議。國家能源局下設(shè) 3 個(gè)獨(dú)立的部門 ：能源管理處，主要負(fù)責(zé)能源統(tǒng)計(jì)與分析 ；聯(lián)合國大學(xué)地?zé)崤嘤?xùn)部，承擔(dān)對發(fā)展和發(fā)展中國家地?zé)峁こ處煹呐嘤?xùn)任務(wù)，包括地質(zhì)勘查、鉆孔地質(zhì)、地球物理勘查、鉆孔地球物理、儲(chǔ)熱層修建、熱流體化學(xué)、環(huán)境研究、地?zé)崂?/a>和鉆探技術(shù)等專業(yè)知識(shí)的培訓(xùn) ；水文服務(wù)處代表，主要負(fù)責(zé)為國家和能源機(jī)構(gòu)監(jiān)測水文地質(zhì)條件和管理國家水資源，開發(fā)和管理自然災(zāi)害早期預(yù)警系統(tǒng)。

 

  國家地質(zhì)調(diào)查局是為冰島電力產(chǎn)業(yè)、冰島政府和外國公司有關(guān)地?zé)峥茖W(xué)和利用領(lǐng)域提供專門服務(wù)的研究機(jī)構(gòu)。

 

  地質(zhì)調(diào)查局不能直接從政府獲得經(jīng)費(fèi)，但能夠以項(xiàng)目和合同為基礎(chǔ)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。每年地質(zhì)調(diào)查局的經(jīng)費(fèi)約為 600 萬美元。20％的經(jīng)費(fèi)來自政府合同，其他的經(jīng)費(fèi)來自于不同能源公司、公用事業(yè)機(jī)構(gòu)的合同。

 

  能源公司是負(fù)責(zé)全國水利和地?zé)豳Y源勘查開發(fā)、能源生產(chǎn)與經(jīng)營的機(jī)構(gòu)。目前，能源公司擁有多個(gè)地?zé)犭娬?/a>，以及相應(yīng)的為居民住宅、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等進(jìn)行供熱供暖的工程系統(tǒng)。能源公司需要施工的地?zé)徙@井則由私人企業(yè)承包完成。

 

  程數(shù)值模擬技術(shù)、水巖反應(yīng)控制技術(shù)、超臨界地?zé)?/a>流體應(yīng)用技術(shù)。

  美國政府在推進(jìn)地?zé)岚l(fā)展中也扮演著重要角色，出臺(tái)了一系列的政策扶持地?zé)岙a(chǎn)業(yè)，如：美國聯(lián)邦政府延長了對地?zé)岙a(chǎn)業(yè)的退稅計(jì)劃；各州制定的鼓勵(lì)清潔能源使用的政策中都包含了對地?zé)崮馨l(fā)電的鼓勵(lì)；美國能源部還推出了一項(xiàng)“地?zé)峒夹g(shù)和發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃”，用于推動(dòng)地?zé)崮艿?a href="http://www.qddehua.com.cn/t/勘探.html" >勘探和開發(fā)，并以“增強(qiáng)地?zé)嵯到y(tǒng)”作為主要發(fā)展目標(biāo)。

 

  另外，美國十分重視地?zé)豳Y源的基礎(chǔ)調(diào)查和數(shù)據(jù)共享。

 

  由美國能源部資助的美國國家地?zé)釘?shù)據(jù)系統(tǒng)，將科學(xué)工作者提供的地?zé)釘?shù)據(jù)進(jìn)行整合后分類，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享，提升了科學(xué)數(shù)據(jù)的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)價(jià)值，為政府和企業(yè)地?zé)豳Y源開發(fā)決策提供技術(shù)支撐，提高地?zé)豳Y源勘探效率的同時(shí)也有利于地?zé)嶂R(shí)的普及，促進(jìn)地?zé)峒夹g(shù)推廣。

 

  美國是世界地?zé)豳Y源大國，但地理分布上極不均衡，8 個(gè)州的地?zé)崮芸偭窟_(dá)到 300 萬千瓦，其中又有 80% 出現(xiàn)在加州。美國是地?zé)崂?/a>的后起之秀，查理·列博在 1930 年發(fā)明了第一臺(tái)地?zé)?a href="http://www.qddehua.com.cn/t/井下?lián)Q熱.html" >井下?lián)Q熱器。20 世紀(jì) 60 年代，加州蓋瑟爾斯的地?zé)犭姀S開始發(fā)電，美國從此一躍成為世界地?zé)岚l(fā)電領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊。

 

  作為世界地?zé)峒夹g(shù)的領(lǐng)跑國，美國開發(fā)地?zé)崮?/a>的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)受到各國重視。其在地?zé)峥碧?/a>關(guān)鍵技術(shù)和開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域都有建樹，在地?zé)峥碧?/a>方面形成了 MT 等地球物理探測技術(shù)、數(shù)據(jù)庫信息和數(shù)值模擬技術(shù)、高分辨率遙感技術(shù)、綜合地質(zhì)、地球物理和地球化學(xué)分析技術(shù)、高溫高壓鉆井和井下測試技術(shù)，獲取關(guān)鍵數(shù)據(jù)地?zé)衢_發(fā)關(guān)鍵技術(shù)。在地?zé)衢_發(fā)方面形成了鉆井和成井技術(shù)、人工造儲(chǔ)技術(shù)、熱儲(chǔ)工43程數(shù)超臨出現(xiàn)在加州。美國是美國政府在推進(jìn)地?zé)岚l(fā)美國：領(lǐng)跑世界地?zé)彡P(guān)鍵技術(shù)和石油，受到球物修建利用和鉆探技術(shù)等專業(yè)知冰島：國家統(tǒng)一管理地?zé)崮苈蔬h(yuǎn)小于火電站的地供。