|
本文转载自UNSW Newsroom，由ChatGPT翻译，图片来源于网络 在2025QS世界大学排名中，新南威尔士大学荣获第19位 原文发布于2024年9月5日，原标题“Geostorage and geoenergy: Two ways to use the earth to help save the planet” 世界正处于能源转型时代——从依赖化石燃料转向由太阳能、风能和水力等可持续能源驱动的未来。 一个关键原因是迫切需要应对气候变化并减少温室气体排放，但随着重大变革也带来重大挑战。 扩大一致可靠的可再生能源，并满足日益增长的需求，需要重大的技术创新、经济投资和相当长的时间。 此外，一些关键产业——如铁、钢和水泥生产——需要更难通过可再生能源产生的高温热量。 为了在这一过渡时期解决其中一些问题，工程师们提议增加地球本身的利用，帮助发电并储存不需要的排放物，以更好地保护我们的环境，并应对气候变化。 地质能源和地质储存是专家们认为我们可以在通往零排放之路上实现更顺畅过渡的方式。 新南威尔士大学矿产与能源资源工程学院地球物理学专家克里斯托夫·阿恩斯教授表示，这两者很可能在将全球社区转向更清洁、更绿色的能源未来方面发挥关键作用。  （一位新南威尔士大学地球物理学专家解释了地质能源和地质储存是什么，以及为什么它们在迈向更清洁未来的道路上可能至关重要） “地质能源和地质储存是迈向更清洁未来的转型的关键组成部分，”阿恩斯教授说道。 “我们不能一夜之间放弃石油和天然气，而某些产业，如水泥生产，产生大量二氧化碳，我们尚未找到消除这些排放的简便方法。 “这就是为什么我认为目前的可再生能源，如太阳能、风能和氢能，短至中期内无法满足能源需求不断增长的情况，需要排放抵消。 “就可再生能源而言，要扩大规模完全取代所有化石燃料将需要大量土地，这可能与其他土地利用，包括农业，竞争。这需要得到谨慎管理。 “根据联合国的政府间气候变化专门委员会（IPCC）的说法，地质储存和地质能源实际上是通往零排放之路的基石之一。” 一些分析师认为，到2050年，通过实施地质储存解决方案和地热能生产，超过15%的温室气体排放量可以得到消减。 那么，地质储存和地热能到底是什么？它们如何帮助我们在未来20至30年内实现零排放目标呢？ 什么是地质储存？ 地质储存是将物质储存在地下的过程。 在二氧化碳的情况下，目的是阻止温室气体留在大气中引起气候变化，而是将其永久储存在地下。 这种地质碳储存可以通过多种不同方式实现。 其中一种选择是深层咸水含水层，将二氧化碳注入充满卤水的多孔岩石层，通过物理和化学过程固定二氧化碳。 另一种选择是利用枯竭的石油和天然气储层，并用二氧化碳重新加压。这一过程的好处在于储层已经被工程师充分研究和分析，并已知其天然可储存流体和气体的能力 - 正如它们最初所做的那样。 二氧化碳也可以储存在现有的煤层中，通常是那些不适合采矿的煤层。煤吸收二氧化碳，但也释放出甲烷，然后可以捕获并用作供暖的燃料或化工行业的原料。  （碳封存示意图，包括二氧化碳捕获和地下储存。图源：Adobe Stock, VectorMine） 地质储存存在哪些挑战？ 找到适合储存二氧化碳的地点和地质形态并不是一项简单的任务，需要熟练的工程师。 防止二氧化碳泄漏的不透水盖岩的存在通常是至关重要的。 在深层咸水含水层的情况下，地质性质需要被准确测量和分析，以确保二氧化碳不会泄漏并潜在地污染地下水。 向咸水含水层注入二氧化碳还会增加地层内的压力。这种压力需要被监测和/或控制，以防止盖岩断裂，同时确保不会引发地震活动 - 例如地震。 地质储存二氧化碳有多可行？ 像加拿大、美国和挪威这样的国家已经在地下储存大量二氧化碳。 例如，加拿大的艾伯塔碳干线是全球最大的碳捕捉和储存项目，每年通过将二氧化碳注入枯竭的油藏，压缩和储存高达1460万吨二氧化碳。 然而，分析表明，90%的储存容量来自深层咸水含水层，潜在能够储存高达1万亿吨二氧化碳。 一些行业专家预测，到2050年，碳捕捉、利用和储存（CCUS）市场将价值4万亿美元。 什么是地热能？ 地热能利用地球表面以下的能量来发电或供热。  （冰岛的地热发电厂。图源：Adobe Stock, Nataliia） 石油和天然气实际上本身就是一种地热能，但在零排放的未来，工程师们计划增加地下固有热量的利用——即地热能——以帮助减少温室气体排放。 一些地热能源是众所周知的，比如与火山有关的那些地方，那里高温岩浆加热周围岩石和水，形成可供利用的地热储层。 另外，一种称为增强地热系统（EGS）的过程涉及在地下破碎热岩，增加渗透性并提取热量。 另一种地热能形式是通过一个闭环系统，涉及埋藏含有流体的管道在地下，并与地球交换热量。这种地热热泵最常用于建筑物的供暖和制冷。 某些类型的岩石最适合地热能生产。例如，花岗岩、玄武岩、砂岩和石灰岩经常出现在地质活跃区域，那里地热能潜力最高。 地热能存在哪些挑战？ 钻进地下，尤其是有时需要深入到找到合适岩层的深度，可能会非常昂贵。 此外，地热资源在地理上是有限的，通常只在特定区域如火山地区或构造板块边界发现。这意味着地热能在世界某些地区可能无法轻易获得。 深入地球是技术上具有挑战性的，需要熟练的工程师解决问题。 环境风险也需要仔细分析和妥善管理。地热能源的开发可能导致土地沉降、地震活动，并对当地水资源产生影响。  （地热能生产示意图。图源：Adobe Stock, VectorMine） 地热能在帮助实现零排放方面有多可行？ 地热能是一种可持续的、低碳的能源来源，可以提供持续、基本负荷的电力。与太阳能或风能不同，它不依赖于天气条件，使其成为平衡能源组合中可靠的组成部分。 增强地热系统的技术进步有潜力在目前不太有利的地点开发资源。 澳大利亚地球科学局曾估计，澳大利亚大陆5公里深但温度超过150°C的岩石中的热量足以使能源资源实际上无限——但关键在于能够以经济成本而不是禁闭成本提取热量。 总的来说，与化石燃料相比，地热能的直接利用和地热发电厂排放的二氧化碳明显较少。 但需要大量投资于研究、开发和基础设施，以及增加熟练的工程师，才能使地热能成为全球能源组合中更突出的一部分。 点击“阅读原文”进行英语阅读练习。 |
