恒有源科技发展集团（微信号：HYYESSTD）专注于浅层地能作为建筑物供热的替代能源的科研、开发和推广。致力于原创技术的产业化发展，实现为建筑物无燃烧供热，大力发展地能热冷一体化新兴产业。

    坐落在北极圈上的火山之国冰岛，化石能源十分匮乏，却拥有储量丰富的地热资源。从20世纪60年代开始，这个国家对地热资源的研究与开发利用走在了世界前列，其“深层钻探计划（IDDP）”已经成功钻探出世界上第一口直接靠岩浆加热的地热井。

    “靠山吃山，靠水吃水”，是放之四海而皆准的真理。在能源问题上，冰岛这个国家“靠火山吃火山”就是这条真理的最好写照。

    说到火山之国，人们最先想到的常常是印度尼西亚、日本或者非洲之角，倒忽略了在遥远的北极圈边上，孤零零地被大西洋和北冰洋的海水包围住的名副其实的火山国——冰岛。从国名上看，这个国家应该是一片冰封的大地，然而，在这片寒冷的冰天雪地之下，炽热的岩浆在汹涌翻滚。从空中俯瞰，冰岛就是一座从海水里升出来的大火山锥，在10万平方公里的国土上遍布着活火山，数不清的地热泉、泥浆泉和蒸汽眼在冷却熔岩上喷云吐雾。大量已经喷发过的火山口或覆盖着皑皑积雪，或充盈着蓝绿色的湖水。

为冰岛打开的一扇窗

    上苍似乎对冰岛十分吝啬，它没有给这片土地留下肥沃的土壤和茂密的森林，也没有留下什么煤炭和石油等天然资源。不过，冰岛人最终还是找到了属于自己的能源形式——水力发电与地热。现如今，水力与地热满足了冰岛人85%的电力需求。

    冰岛的地热开发始于20世纪60年代末。1969年，冰岛历史上第一座地热电站比加拉夫莱格地热站在北部建成。虽然在最初这座地热电站只有一台3兆瓦的发电机，但它标志着冰岛在地热资源开发领域走出了第一步。经过半个世纪的发展，现在冰岛已拥有5座大型地热电站，最大的赫利舍迪地热中心站位于冰岛的西北角，发电装机容量303兆瓦，热力产能130兆瓦，是目前世界第二大地热电站。

    目前，冰岛一次能源的54%来自地热，地热应用领域广泛，其中57.4%用于空间加热，可为全国87%的建筑供暖并提供热水；另外还有15.9%用于发电。在政府的大力支持下，这个国家对地热资源的认识和研究走在世界前列，对地热资源的开发利用越来越广。由地热供热替代原来的燃油供热，使冰岛1970～2000年间共节省了约82亿美元，每年节省燃油约70万吨，减少了37%的二氧化碳排放。

    冰岛政府认为，该国有更多的地热资源尚待开发。据估测，若获得充分开发，冰岛地下的岩浆每年还可提供超过200亿千瓦时的地热能。

到地球更深处去

    世界上不少国家都在探索地热能源开发技术，在欧洲、澳大利亚、美国和日本，最近二三十年地热开发投资在不断增加。目前采用的地热开发方式，多为钻一口深入地下数百米的钻井，然后将水灌注进去，利用地下岩石的热量把水加热，以获得热水或蒸汽。但是通过这种方式获得的地热资源不稳定，且开发效益低下。

    为此，在2005年，冰岛国家能源机构联合国内三大能源公司，开始实施“深层钻探计划(IDDP)”，意在探索高效地热开发技术。

    IDDP的第一口实验性深探钻井选址在雷克雅内斯半岛，这里是冰岛西南部的一个火山活动活跃地区。这口井的预期钻探深度为5000米，钻头要穿透地下的拉班玄武岩层、海洋沉积层、粗花岗岩层和辉绿岩层等不同岩层。可是在尚未达到预定深度时，钻井发生了意外堵塞，只好被迫放弃。

    这次失败并没有让人气馁。不久，IDDP工程移址到位于冰岛北部的克拉夫拉火山地区正式开探一号井。克拉夫拉火山是冰岛最著名的火山之一，高818米，火山口直径约10千米，在1975～1984年的活跃期曾连续喷发了９次。2006年的一次地质勘察表明，在克拉夫拉火山区地下深3000～5000米的地方存在着产生地热的最佳条件。

    一号井的预期深度为4500米，根据项目预测与规划，这个深度可以到达普通高温地热层的最深处，那里与温度达上千度的熔岩层仅仅相隔着一层不厚的岩层。在这种情况下，灌注的冷水会令岩石发生淬裂，下面的熔岩通过裂隙直接对灌入的水进行加热，从而产生温度高达400～600摄氏度的超热水蒸气。这些水蒸气在地下高压作用下会喷出地面，推动发电机组发电。同时，水蒸气喷出以后在深层形成一个负压空间，使上层温度较低的水灌入到深层，被继续加热，从而形成一个循环系统。

    出乎意料的是，IDDP一号井在钻到2100米深度时就遭遇了熔岩层，被冷水淬火后的岩浆形成了玻璃样的黑曜石栓塞了钻头。面对这一意外情况，工程人员利用前期实验性钻井取得的经验，成功地在井内深1958～2008米的地方置放了抗高温金属铸件管，这一深度几乎就在熔岩层的上方。

    虽然一号井的钻探深度远没有达到预期，但成功封井以后，开发公司依然可以从这口井获得每秒30公斤、温度达330摄氏度的高温高压水蒸气。经转化，发电功率约为20兆瓦。

    IDDP一号井是世界上第一口直接靠岩浆来加热的地热井，这种深钻技术对地热资源的利用效率比普通地热技术高出五到十倍。因此，它的成功取热具有里程碑式的意义。目前开发公司正在筹集资金，准备继续钻探IDDP二号井和三号井，并在不断改进相关的技术方法和设备器材，期待在不久的将来能够实现深层钻探技术的商业化应用。

意外的馈赠

    地热资源不仅是冰岛重要的能量来源，在开发过程中也给冰岛带来了意外的惊喜，位于克夫拉维克附近大名鼎鼎的蓝礁湖就是其中之一。

    1976年，这个地区的苏德那热力厂开始利用从深达2000米的海底抽取上来高温海水加热城市的供热水源。这些80摄氏度的海水在被使用过后，被倾泻到附近一个荒芜的由火山熔岩凝结成的山谷中。人们本以为这些海水很快便会从玄武岩层缝隙中渗入到地下，并最终流回到海洋中去。可没有想到，这些海水与岩层发生了化学反应，将岩石中的矿物质溶解了出来，剩余的沉积物堵塞了岩石缝隙，阻止了海水向下渗入。

    久而久之，这片坑坑洼洼的黑色火山熔岩区被逐渐灌满了热海水。海水里溶解的大量矿物质和硅矽沙，以及水中大量生长的嗜热蓝藻，让海水呈不透明的乳蓝色。当地居民在水中浸泡身体后欣喜地发现，多年的关节炎和皮肤病都有所改善。于是，这里很快建成了一座独具特色的蓝礁湖温泉浴场和疗养院。不久，蓝礁湖成为了冰岛男女老少最喜爱的休闲场所，也逐渐成了冰岛旅游的国际知名品牌。

    苏德那热电厂一年四季不间断地向蓝礁湖注入37摄氏度左右的温热海水，使这个面积约5000平方米的浅湖湖水每40小时就可以全部更新一次。一大片望不到边的乳蓝色水面上，犬牙交错地突起着黝黑的火山熔岩。在袅袅的蒸汽中一座座礁岩若隐若现，形成了梦幻般美丽的湖岛。坐在温水里，背后是黑黝黝带有几分神秘的火山熔岩，眼前是雾淖淖梦幻般的水面。远处一团团白色的蒸汽腾空而起，如同一座新的火山即将爆发。（作者：秦昭）

文章来源_《能源评论》杂志

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