“地球充電/熱寶”
——一種地熱開發(fā)利用的新途徑

汪集旸

（中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所，北京100029）

所謂“地球充電/熱寶”（earth charger），是指以地球介質(zhì)為載體的“地熱+”多能互補儲/供能系統(tǒng)。該系統(tǒng)可將各種形式的能量儲存于地下并按需求取出加以利用，是地熱開發(fā)利用的一條新途徑。地球是一個龐大的熱庫，但地熱資源分布極不均勻，往往在有需求的地方?jīng)]有足夠的資源，在沒有需求的地方資源又很豐富，存在供需矛盾問題。另外，中國西北、東北、華北地區(qū)棄風、棄光現(xiàn)象十分嚴重，有些地區(qū)高達50%以上。據(jù)報道，2017年棄光、棄風的能量約為三峽水庫全年的發(fā)電量。如何將這些廢棄的能量儲存起來并加以充分利用，是擺在地熱界以至整個新能源和可再生能源界的大問題。

目前，國際上已經(jīng)開始注意這一問題并提出“地球電池”（earth battery）的概念。但這個概念不夠全面，因為地球不是一個只能取用、不能儲存的“電池”，而是一個可反復充電、用電的“電池”。因此，將它取名為“地球充電/熱寶”更為貼切，也更為通俗易懂。

與傳統(tǒng)的儲能技術(shù)相比，“地球充電/熱寶”至少具有以下優(yōu)點。第一，規(guī)模大。一般水箱儲熱的容量均小于105m3，而“地球充電/熱寶”利用地下含水層儲熱的容量可大于106m3。第二，應用廣?！暗厍虺潆?熱寶”不僅可以利用棄風、棄光剩余下來的能量，也可將城市中的廢熱、余熱集中起來加以儲存和利用。第三，跨季節(jié)。在中國諸如長三角等冬冷夏熱的地區(qū)，可將夏季酷暑難熬時的多余熱量存儲于地下含水層中，供冬季嚴寒時取出來加以利用。第四，成本低。據(jù)初步估算，前述水箱儲熱的成本為40～100元/kWh，若用“地球充電/熱寶”儲熱，則成本大幅度降低，可降至0.1～20元/kWh。

結(jié)合當前中國的實際情況來看，北方地區(qū)清潔供暖是擺在全國地熱工作者面前的一個大問題。無論是北京城市副中心、雄安新區(qū)，還是京津冀和張家口冬奧會地區(qū)，地球充電/熱寶都大有用武之地。舉例來說，雄安新區(qū)所在的雄縣地區(qū)，自2004年大規(guī)模開采深部震旦系霧迷山組大型巖溶熱儲的地下熱水進行全縣供暖以來，水位從2004年的地下42 m急速下降至2012年的地下81 m，8年間下降了39 m，平均每年下降近5 m。可以想象，這部分采出的地下熱水空間若加以回灌補充，可儲存巨大的熱水體積，從而增加雄安地區(qū)的地熱資源潛力。另外，張家口冬奧會所在地，經(jīng)測算，單靠風力、太陽能光伏發(fā)電難以支撐冬奧會期間整個地區(qū)的高用能需求，為此，建議開發(fā)利用該地區(qū)的地熱資源，將冬奧會真正辦成一屆高水平的綠色高科技盛會。

最后，應重視“地熱+”的思維及應用。應該將地熱這一地球本土（indigenous）的未來能源（future energy）和來自太陽系的其他新能源及可再生能源（諸如太陽能、風能、生物質(zhì)能、海洋能等）結(jié)合起來一并加以開發(fā)利用，真正做到“多能互補、一能多用”，在實際工作中發(fā)揮更大的作用。為方便敘述，可將“地熱+”的內(nèi)涵概括為：天（太陽能）地（地熱能）合一、動（風能、海洋能、生物質(zhì)能）靜（地熱能）結(jié)合。實際上，目前建筑行業(yè)大力推廣的所謂“近零能耗”建筑和供暖行業(yè)中的“區(qū)域能源網(wǎng)（站）”等也都是“地熱+”概念的延伸或應用。

—— 摘自《科技導報》2018年第24期