冰岛:逐“热”净零未来
地热资源在推动全球绿色能源转型、实现可持续发展方面具备极其重大作用。2023年9月,中国石化成功承办第七届世界地热大会,以“清洁地热、绿色地球”为主题,交流分享全球地热能开发科技和创新成果,中外嘉宾盛赞“全球地热开发进入新时代”。近年来,中国和冰岛地热合作逐步加强。冰岛对地热的利用已有近百年历史,而中国也拥有丰富的地热资源,中冰地热合作已成为国际合作共同应对气候变化、增进人民福祉的典范。在第七届世界地热大会召开一周年之际,本报聚焦冰岛地热资源开发利用的实践成果和发展趋势,并结合中国石化与冰岛地热能合作进展,为推动地热产业高质量发展、促进清洁能源转型和国际合作提供参考范例。
当前,绿色低碳转型已成为全球共识,地热资源是一种清洁低碳可再生能源,在推动全球绿色能源转型、实现可持续发展中具有及其重要的作用。冰岛作为世界上地热资源最丰富的国家之一,对地热的利用已有近百年历史,拥有成熟的地热开发和利用技术,积累了丰富的实践经验,正以其独特的地热资源开发利用,引领全球绿色能源转型。
冰岛的目标是到2040年实现全国净零碳排放,而地热能的开发利用将成为其实现这一目标的关键力量。据油价网报道,今年4月,冰岛实现全国100%的家庭采用可再生能源供暖,其中地热能贡献了绝大多数的份额。这不仅彰显了冰岛在绿色能源领域的领先地位,也为全球其他国家和地区提供了可借鉴的成功范例。
冰岛地处大西洋中脊,地壳活动频繁,这使得岛内地热资源异常丰富。地热资源不仅分布广泛,而且易于开采利用。冰岛政府充分利用这一天然优势,大力推动地热能的开发利用。2023年世界地热大会发布的《世界地热发电进展》报告指出,冰岛的地热资源利用率极高,地热发电装机容量约为 700 兆瓦,年发电量约为 3277 百万千瓦时。几乎所有的电力和供暖都来自可再生能源,其中地热发挥了重要作用。目前,地热能已占据冰岛能源组合的30%左右,成为推动该国绿色转型的重要力量。
冰岛的地热资源主要集中在岛内的几个主要区域,尤其是位于岛屿中部和北部的地热带。这些区域由于地壳活动频繁,地热资源极其丰富。冰岛的地热电厂如赫里希德、克拉夫拉和内斯亚维利尔等,为该国电网提供了大量的绿色电力。其中,赫里希德电厂的装机容量达到303兆瓦,是全球最大的地热发电厂之一,它不仅能满足冰岛大部分的电力需求,还向周边地区输送了大量的电力。根据2023年的数据,赫里希德电厂的年发电量超过2500千瓦时,相当于冰岛全年电力需求的15%左右。
在地热能的开发过程中,冰岛十分注重技术创新和环境保护。冰岛的地热专家们研发了高效的钻井技术,降低了地热资源的开采成本,同时最大限度地减少了对环境的影响。近年来,冰岛引入了先进的干蒸汽发电技术,这种技术可以直接利用地热蒸汽进行发电,相较于传统的闪蒸发技术,能效和资源利用率更高。此外,冰岛还采取了循环利用的策略,将地热液体在发电后进行回注,保持地热系统的长期可持续性。这种做法不仅有效地减少了地热液体的消耗,还降低了对地热系统的影响,有助于维持地热资源的长期稳定供应。
冰岛地热能的利用不仅限于发电领域,更广泛应用于居民供暖。冰岛是全球地热供暖最先进的国家,上世纪90年代该国首都雷克雅未克已实现100%地热供暖,成为全球第一个无烟城。
雷克雅未克的供暖系统由一系列地热供暖厂组成,这些供暖厂通过地下管网将加热后的地热水输送到城市的各个角落。地热供暖系统的普及使得雷克雅未克的住宅区几乎不再使用传统的化石燃料取暖,显著减少了城市的温室气体排放,同时也大大降低了家庭取暖的费用。
雷克雅未克地热供暖的成功经验还被推广到冰岛的其他城市和地区,在满足居民取暖需求的同时,推动了地方经济的绿色转型。在冰岛第二大城市阿克雷里,地热供暖系统覆盖了市区80%以上的区域。冰岛的地热供暖系统不仅提升了居民的生活质量,也为全球范围内的绿色城市建设提供了宝贵的经验。
冰岛拥有200多座火山,在地热能开发领域处于领先地位。然而,冰岛科学家并未止步于易于获取的地热资源,而是将目标对准了岩浆内部的超强地热能,以获取更强大的能源供应。2026年,冰岛将启动克拉布拉岩浆试验台(KMT)项目,计划从火山钻取直接通往该岩浆库的隧道,利用地球热量释放地热能,有望为冰岛所有家庭提供无限再生能源。尽管面临岩浆室高温环境给现有技术带来极限考验等诸多技术挑战,KMT项目仍然取得了一系列令人瞩目的进展。2023年,KMT项目成功完成了超过3000米深度的钻探,探测到火山岩浆室中的高温地热资源,为项目进一步推进奠定了坚实基础。项目团队不断优化钻井技术和改进地热流体的提取方式。针对高温环境下的材料问题,研究人员开发了新型耐高温的合金材料,用于地热井的内部结构,在提升项目稳定性的同时,延长了设备的使用寿命。项目团队还创造性地运用远程监控技术,实时跟踪钻井进度和地热流体的状态,确保项目顺利推进。
KMT项目不仅有望为冰岛带来更多的绿色能源,还可能在全球范围内引发地热能开发的新革命。通过深度钻探和高温地热利用的技术突破,KMT项目或将成为全球地热能开发领域的新标杆,推动更多国家和地区探索和开发深层地热资源。
冰岛政府在地热能开发利用过程中发挥了关键作用。通过提供资金支持、制定优惠政策以及建立严格的监管体系,冰岛政府为地热产业的规模化发展创造了有利条件。特别是《土地资源勘察和利用法》《电力法》等一系列法律的出台,为地热资源的科学开发利用提供了法律保障。
冰岛政府的支持措施包括对地热项目的财政补贴和税收优惠。这些政策不仅降低了企业的投资成本,还激励了更多的私人企业和研究机构参与地热能的开发和研究。例如,政府为地热项目提供了高达30%的财政补贴,并对相关企业给予了税收减免。这些政策极大地降低了企业的投资风险,增强了地热项目的吸引力。此外,政府还鼓励国际合作,与世界银行等地热开发领域的合作伙伴共同推动全球地热产业的发展。例如,冰岛与世界银行合作开展的地热能源技术转让项目,旨在将冰岛的先进技术推广到发展中国家,助力全球范围内的绿色能源转型。2023年的数据显示,通过这些合作项目,冰岛已帮助10个发展中国家开展了地热资源勘察和技术培训,推动了全球地热产业的进一步发展。
冰岛在地热能的开发与利用方面所取得的成就,不仅展示了其在绿色能源领域的卓越领导力,也为全球应对气候平均状态随时间的变化、实现可持续发展目标提供了重要参考。通过丰富的地热资源、先进的技术应用和强有力的政策支持,冰岛正朝着2040年净零碳排放的目标稳步迈进。
中国地下埋藏着全球六分之一的地热资源,而冰岛地热开发技术走在世界前列。在中冰半个多世纪的友谊长河中,两国持续在多个领域开展交流合作,其中在地热能开发领域的合作尤为突出,取得了丰硕成果,成为国家间友好合作的典范。
早在本世纪初,冰岛就开始在全球寻求地热能开发利用的合作伙伴,并将目光投向了地热资源丰富的中国。自2002年起,冰岛政府官员、相关企业和地热专家多次前往陕西省咸阳市考察。咸阳市也积极回应,组织代表团赴冰岛考察。2005年,中冰双方组织相关企业签署合作协议书,拉开了中冰合作开发地热资源的序幕。2006年,中国石化新星公司和冰岛极地绿色能源公司共同投资成立中石化绿源地热能开发有限公司,中冰双方股权占比分别为53.8%、46.2%,是迄今为止国内最大的中冰合资企业。
在吸收冰岛地热开发的经验基础上,中国石化积极探索适合中国地热资源禀赋的开发方式,在地热供暖、制冷、地热水矿物质提取以及相关技术研究与工艺设计等方面取得了显著成果。2009年,中国石化新星公司与雄县人民政府签订地热能开发利用战略合作协议,部署中石化绿源公司进驻雄县,开展地热开发业务,将雄县建成全国首座地热供暖“无烟城”。该模式被国际可再生能源机构列入全球推广项目名录。
中国石化累计在雄安三县建成超过百座的清洁供暖供热站,供暖能力超1000万平方米,年可替代标准煤19万吨,减排二氧化碳49.4万吨。2012年,陕西咸阳地热集中供暖项目成为全世界首个通过联合国清洁发展机制(CDM)注册的地热项目。2022年,中石化绿源公司在上海证券交易所发行了雄安新区首单绿色“碳中和”资产支持型证券(ABS)债券,为绿色金融助力地热产业发展提供了新思路。
经过多年发展,新星公司地热业务覆盖全国11个省(直辖市),70余个市(县、区),累计建设地热供暖能力超1亿平方米,可为百万余户家庭提供清洁供暖服务,每年可减排二氧化碳约470万吨。
2023年9月,中国石化成功承办第七届世界地热大会,交流分享全球地热能开发科技和创新成果,中外嘉宾盛赞“全球地热开发进入新时代”。大会期间,邀请了包括冰岛在内的多国地热领域专家进行了五洲地热对话,并举办中国—冰岛地热技术对接会,来自中国和冰岛的10家地热科研单位及企业的专家进行了技术交流对接。
中国石化注重国际交流合作,提升产业国际影响力。根据中国科技部同冰岛教育、科学与文化部《关于建立中冰地热技术研发合作中心的谅解备忘录》约定,新星公司和冰岛国家能源局、冰岛极地绿色能源公司作为执行机构共同组建中冰地热技术研发合作中心,持续强化国际地热科技研发合作,承办地热国际论坛,推动成立中冰地热学院,并作为联合国大学地热学院中国分校组织首期培训。2019年和2023年联合举办两期地热培训项目,共培养亚洲、非洲地热人才82名。
可以说,中冰两国已形成多维度、多平台的地热合作伙伴关系,为推动世界地热科技研究、开发应用工作提供了宝贵思路和启发,也成为国际合作共同应对气候平均状态随时间的变化、增进人民福祉的典范。