冰島地熱資源開(kāi)發(fā)利用現狀

  1  冰島自然地理與地質(zhì)背景

 

  冰島位于北大西洋靠近北極圈的海域, 是歐洲第二大島國, 面積10.3 ×10的4次方km2, 人口約30 萬(wàn)。島內年均降水量2 000mm , 人均擁有水資源是歐洲人均的600倍。島內冰川與火山并存, 地震與地熱孿生, 全島11.5 %的面積被冰川覆蓋, 有火山200 多座, 其中活火山30 余座, 僅歷史上有記載的火山噴發(fā)就有150 多次。冰島位于北美和歐亞構造板塊的邊緣地帶, 兩個(gè)板塊每年以2cm 的速度飄離, 是地球上很少能在海平面以上看到山脈漂流的地方之一。特殊的地質(zhì)構造使冰島成為世界上地熱資源豐富的國家之一。

 

  2  冰島地熱資源概況

 

  冰島對地熱溫度的分類(lèi)指標與其他國家有所不同, 冰島將地下1 000m左右、溫度低于150 ℃的地區定為低溫地區;溫度高于200 ℃的地區定為高溫區。冰島地熱田的分布與火山位置密切相關(guān)。從西南向東北斜穿全島的火山帶上, 分布有高溫蒸汽田26 個(gè), 低溫地熱田約250 個(gè), 天然溫泉800 余處。

 

  冰島地殼厚度0 ～ 10km 范圍內的地熱資源總量為3 億TWh(1TWh 相當于1 億度電);地殼厚度0 ～ 3km范圍內的總量為3 000萬(wàn)TWh ;技術(shù)上可利用的為100萬(wàn)TWh 。若將全部地熱能用來(lái)發(fā)電, 每年可發(fā)電800多億度。

 

  3  冰島地熱資源管理模式

 

  冰島地熱資源的勘查與開(kāi)發(fā)由國家統一管理, 不允許私有公司參予其中。冰島地熱管理機構包括:國家能源局、國家地質(zhì)調查局和能源公司。

 

  國家能源局負責地熱能源勘探和開(kāi)發(fā)政策的制定, 為社團、公司等提供建議, 下設3 個(gè)獨立的部門(mén):

 

  (1)能源管理處, 主要負責能源統計與分析;(2)聯(lián)合國大學(xué)地熱培訓部 , 主要承擔對發(fā)展中國家地熱工程師的培訓任務(wù), 1979 ～ 2006 年, 我國已有64 人獲得培訓;(3)水文服務(wù)處, 代表國家和能源機構監測和管理國家水資源(包括地質(zhì)災害等)。

 

  冰島地質(zhì)調查局是為政府、國家電力產(chǎn)業(yè)、外國公司提供地熱基礎數據的服務(wù)性機構, 不能直接從政府獲得經(jīng)費, 只能以承擔項目的形式, 通過(guò)合同從政府、能源公司、公用事業(yè)機構等部門(mén)來(lái)獲得工作經(jīng)費。每年的工作經(jīng)費約為600 萬(wàn)美元。

 

  能源公司是負責全國水力和地熱資源勘查開(kāi)發(fā)、能源生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)的機構。目前, 能源公司擁有Krafla ,Svartsengi , Blue Lagoon , Reykjanes , Nesjavellir , Hellisheidi等地熱電站, 以及為居民住宅、工農業(yè)生產(chǎn)等進(jìn)行供熱供暖的工程系統。能源公司需要施工的地熱鉆井則由商業(yè)企業(yè)承包完成。

 

  4  冰島地熱資源開(kāi)發(fā)利用現狀

 

  冰島在長(cháng)期利用地熱過(guò)程中, 摸索出一套科學(xué)高效的梯級利用技術(shù)。即從地熱井中抽出高溫熱水和蒸汽, 經(jīng)分離后用高溫蒸汽進(jìn)行發(fā)電;用高溫熱水將低溫地表水(多為湖水)加熱至80 ℃左右后輸入市區, 供居民住宅、游泳池等采暖使用;通過(guò)熱交換器冷卻后的地熱水含有大量對人體有益的礦物質(zhì), 則用于溫泉療養區的洗浴保健;此后的地熱水溫度依然較高, 經(jīng)處理后用于綠色溫室種植、養殖業(yè)的供熱。

 

  4.1  冰島87 %的家庭使用地熱取暖

 

  在20 世紀30 年代, 首都雷克雅未克市政府就開(kāi)始有計劃地使用地熱資源為城市進(jìn)行區域供暖。目前, 該市建有10 個(gè)自動(dòng)化熱力站, 供熱管道400 多公里, 近20 萬(wàn)居民已100 %實(shí)現了地熱供暖。冰島除了26 個(gè)為城市進(jìn)行區域供熱供暖的系統外, 還建有200個(gè)較小的鄉村供熱公司。全島87 %的家庭實(shí)現了地熱取暖, 全國每年可因此節約燃料開(kāi)支上億美元。

 

  4.2  地熱發(fā)電占國家總發(fā)電量的19 %以上

 

 

冰島是利用地熱發(fā)電較早的國家之一。近年來(lái),由于高耗能產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展, 對電的需求不斷增加, 促使地熱發(fā)電有了很大進(jìn)展。目前, 地熱發(fā)電站裝機容量總計200MWe , 排名世界第八位。2005 年地熱發(fā)電總量是1 658GWh , 占國家總發(fā)電量的19.1 %(菲律賓達20 %), 但加上水力發(fā)電, 冰島可再生能源發(fā)電占總發(fā)電量的71 %, 居世界第一[ 3] 。2006 年開(kāi)始, 對現有部分地熱發(fā)電站進(jìn)行擴容和兩個(gè)新發(fā)電站的建設, 將增加裝機容量210MWe 。電力生產(chǎn)帶動(dòng)了以鋁業(yè)為龍頭的高耗能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展, 截至2004 年, 冰島鋁產(chǎn)品出口額占國家總出口額的25 %, 將進(jìn)入世界鋁業(yè)生產(chǎn)大國的行列。

 

  4.3  溫室種植和漁業(yè)養殖

 

  1924 年起, 冰島開(kāi)始嘗試建設地熱溫室, 發(fā)展生態(tài)農副業(yè), 獲得成功。2002 年, 全國溫室總面積達19.5 萬(wàn)m2 , 生產(chǎn)的西紅柿、黃瓜可滿(mǎn)足國內70 %的市場(chǎng)需求。20 世紀80 年代中期開(kāi)發(fā)的地熱養殖業(yè), 通過(guò)縮短魚(yú)苗孵化和生長(cháng)周期, 提高產(chǎn)量, 大大加速了漁業(yè)的發(fā)展, 目前年收獲魚(yú)產(chǎn)量近200 萬(wàn)t , 是世界人均產(chǎn)魚(yú)量最高的國家。

 

  4.4  洗浴保健和特色旅游業(yè)

 

  全冰島約有160 個(gè)游泳池, 其中有130 個(gè)利用地熱能加熱。大多數是全年開(kāi)放的露天游泳池, 主要用于娛樂(lè )和游泳訓練。冰島擁有火山口、熔巖流、熱氣孔、熱泥池及間歇泉等獨特的火山地熱景觀(guān), 依賴(lài)獨特的地貌和眾多溫泉療養區, 每年吸引著(zhù)大量外國游客。

 

  2004 年赴冰島旅游人數已逾百萬(wàn), 前景十分看好。

 

  4.5  工業(yè)生產(chǎn)上的利用

 

  冰島西部Reykholar 地區的海藻制造廠(chǎng)(Thorverk公司)直接利用地熱資源進(jìn)行生產(chǎn), 自1976 年投入生產(chǎn)以來(lái), 每年生產(chǎn)約2 000 ～ 4 000t 的墨角藻和海藻粉。

 

  在冰島利用地熱能烘干魚(yú)產(chǎn)品已有約25 年的歷史, 每年出口烘干的鱈魚(yú)達15 000t 。近幾年又興起寵物食品的烘干行業(yè), 每年生產(chǎn)寵物食品約500t 。冰島南部Grimsnes 地區的Haedarendi 地熱田, 在地熱流體中每年生產(chǎn)商業(yè)使用的液態(tài)CO2 約2 000t 。

 

  4.6  融雪

 

  自20 世紀80 年代以來(lái), 在冬季, 地熱能用于加熱路面和融化積雪逐漸得到推廣, 家庭用約35 ℃的水進(jìn)行人行道和停車(chē)場(chǎng)除冰。當路面冰層較厚時(shí), 大多數融雪系統都有可能使用80 ℃的熱水除冰。全國融雪系統的總面積約為74 萬(wàn)m2 , 首都的約為55 萬(wàn)m2 。

 

  5  啟示與建議

 

  我國利用地熱資源的歷史長(cháng)達兩千多年, 特別是近幾十年來(lái)地熱開(kāi)發(fā)利用規模日趨擴大。但總的來(lái)看, 我國的地熱資源勘查、開(kāi)發(fā)利用技術(shù)等與國際上存在一定差距, 諸多方面亟待加強和完善。冰島等國家在長(cháng)期開(kāi)發(fā)利用地熱資源歷程中所形成的技術(shù)和管理模式, 對我們至少有如下啟示:

 

  (1)理順管理體系是當務(wù)之急。我國目前這種多部門(mén)管理地熱的模式, 在一定程度上制約著(zhù)地熱產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。按照地熱資源的自然屬性, 理順地熱管理體系, 實(shí)行統一管理, 健全完善相關(guān)法律法規, 當屬實(shí)現我國地熱資源有序開(kāi)發(fā)與有效保護的首要問(wèn)題。

 

  (2)地熱資源基礎調查評價(jià)亟待加強。時(shí)至今日,我國尚未完成系統的地熱調查評價(jià)工作, 全國地熱資源總量、開(kāi)發(fā)潛力等總體狀況不詳?，F有研究程度無(wú)法滿(mǎn)足國家層面進(jìn)行宏觀(guān)規劃、科學(xué)指導的需求。在以往工作的基礎上開(kāi)展全國地熱資源調查評價(jià), 查明我國地熱資源的地質(zhì)背景、區域分布規律、開(kāi)發(fā)利用前景等狀況是一項迫切任務(wù)。

 

  (3)大力開(kāi)展新技術(shù)新方法研究。我國地熱類(lèi)型多、成生的地質(zhì)背景差異大, 國外技術(shù)不宜照搬。要借鑒國外, 利用國際平臺培養人才, 加大適合我國國情的技術(shù)與方法的研究力度, 如綜合利用鉆探、回灌、地源熱泵與監測技術(shù)等。技術(shù)方法的突破是實(shí)現地熱資源高效開(kāi)發(fā)與可持續利用不可缺少的重要環(huán)節。

 

  (4)國家應給予適當的資金扶持。地熱資源埋藏相對較深, 開(kāi)發(fā)工程建設前期勘查、地熱井鉆探等費用高、風(fēng)險大。目前, 單純依靠商業(yè)投入, 在一定程度上限制了我國地熱能源利用產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。冰島政府對能源公司采取貸款與核銷(xiāo)相結合的“地熱基金”模式值得借鑒。建立國家財政與開(kāi)發(fā)單位共同承擔前期投入的風(fēng)險機制, 將會(huì )大力促進(jìn)我國地熱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。