未来有望用火山发电,能满足全球用电需求

(原标题:We Could Power the World With Volcanoes)

未来有望用火山发电,能满足全球用电需求

网易科技讯 11月16日消息,据外媒(Futurism)报道,提到埃塞俄比亚这个国家,人们首先想到的恐怕是尘土飞扬的沙漠、人群拥挤的街道或者陡峭的悬崖峭壁。然而,很少有人知道,埃塞俄比亚同时也是地球上火山最活跃的地区之一,这与其地理位置有关——东非大裂谷正好从埃塞俄比亚境内穿过。

东非大裂谷是地壳版块运动的结果,大裂谷两边的土地大致以指甲生长的速度彼此分离。大地裂隙使得地下的岩浆冲破压力冒出地表,在埃塞俄比亚已经发现了60多座火山,其中许多在过去都有过大喷发,留下巨大的火山口。一部分火山直到今天仍然活跃,可以看到冒泡的泥塘、地热温泉和许多蒸汽喷口。

未来有望用火山发电,能满足全球用电需求

(阿鲁托火山的岩缝中冒出蒸汽。图:William Hutchison)

当地人使用火山蒸汽洗衣服和洗澡,但这些资源还有更大的开发价值。地表活动表面地底有热流涌动,温度可能高达300至400摄氏度。通过向下钻孔,人们有可能使用这些高温蒸汽来驱动大型涡轮机进而产生大量的电能。此方案如果可行,将给当地人带去巨大利益。埃塞俄比亚77%的人口用不上电,是非洲最缺电的国家之一。

地球物理学者的调查显示,一座火山足可以产生十亿瓦的电力,这让开发地热能逐渐受人们重视。千兆瓦相当于数百万块太阳能电池板或500个风力发电机的发电能力。一座火山可供开发的总能量估计在10GW左右。

早在20年前,埃塞俄比亚人就在阿鲁托火山区开始了地热发电试点,如今对发电厂的基础设施进行升级,预计发电功率将提高十倍,从7兆瓦提高到70兆瓦。总的来看,开发地热似乎会成为埃塞俄比亚绝佳的低碳可再生能源解决方案,让地热发电带动整个电力行业,帮助当地人摆脱贫困。

一个主要的难题是,与冰岛等更为发达的地热国家不同,人们对埃塞俄比亚的火山所知甚少。甚至连大部分火山最后一次喷发是在什么时候都没人知道。而避开火山喷发期是地热发电的首要前提。

近年来,英国自然环境研究理事会(Natural Environment Research Council,简称NERC)一直资助英国和埃塞俄比亚两国大学联合组建的调查组织RiftVolc来研究这些问题。研究者重点研究危害防范以及开发和检测火山的方法,以便火山能源能被安全可持续地开发利用。

过去三年里,科研小组一直在实地部署检测设备并进行观测。然而,最重要的突破则是来自完全不同的途径——研究人员在办公室内对卫星图像进行的分析。

借助卫星雷达技术,研究者对阿鲁托火山的研究有了令人兴奋的发现。人们观察到火山表面在膨胀和放气。一个很好的比喻是火山在“呼吸”:人们发现火山先是连续几个月膨胀,这是在“吸气”,随后“呼气”的过程导致火山连续多年的缓慢下陷。人们并不能完全确定是什么造成了这些起伏,但足够的证据显示,应该是岩浆、地下热水或气体在地表以下五公里处流动所致。

在前不久发表的论文中,研究者借助卫星遥感影像对阿鲁托火山蒸汽排放进行更细致的观测。结果发现,蒸汽溢出的地点常常与已知断层线和火山上的裂隙相吻合。

研究者对火山通风口进行了连续数年的监测,惊讶地发现大多数通风口的气温都很稳定。只有东部地区少数通风口的温度出现可测量的变化,而且这种变化还并非与火山的“呼吸”频率一致。这让科学家倍感意外,他们原本预期通风口的温度变化会与火山内部高温液体的涨跌一致。

未来有望用火山发电,能满足全球用电需求

(图为阿鲁托火山的一处地热井。图:William Hutchison)

直到后来将降雨因素考虑进来,问题才有了头绪。原来那些温度有所改变的通风口只是对周边降雨的一种延后反应。研究者最终得出结论,靠近火山中心的通风口不会受到降雨的干扰,所以能够一直维持恒温,也能够更好地反应地下热库的温度。这一发现对火山钻井和发电站建设意义重大,当然其影响远不止于此。

这是是人类首次从太空视角监测地热资源。由于卫星数据免费向公众公开,这或许能为地热资源勘探提供一种便宜且低风险的研究手段。

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