文 | 本刊特約評論員 何繼江

冰島的能源轉(zhuǎn)型（下）

文 | 本刊特約評論員 何繼江

冰島還發(fā)起了“冰島深度鉆孔計劃（IDDP）”，目的是使鉆井深度達到4000米—5000米，以了解“超臨界含水液體”在400℃—600℃時的性狀。

五、地熱用于工業(yè)生產(chǎn)

冰島西部Reykholar地區(qū)的海藻制造廠（Thorverk公司）直接利用地熱資源進行烘干。該公司通過使用專用的船只，收割西北部Breidafjordur河河底的海藻，再利用107℃的地熱水對海藻進行烘干。該公司于1976年建成烘干工廠，每年生產(chǎn)約2000噸至4000噸的墨角藻和海藻粉。在冰島，還有企業(yè)利用地熱能生產(chǎn)魚干產(chǎn)品，主要包括咸魚干、鱈魚頭、鱈魚干和其他產(chǎn)品。烘干的鱈魚頭年出口量達1.5萬噸。寵物食品烘干是一個新興起的行業(yè)，每年產(chǎn)量約為500噸。

冰島南部Grimsnes地區(qū)Haedarendi地熱田的一個工廠，利用地熱流生產(chǎn)商業(yè)上使用的液態(tài)二氧化碳，每年產(chǎn)量約2000噸。

六、道路融雪

除了為建筑供暖之外，冰島的地熱還有一個特殊的供熱領(lǐng)域——加熱路面和融化積雪。這項工作是從20世紀80年代開始的。冰島首都雷克雅未克市中心地區(qū)的人行道和街道地下安裝了雪融化系統(tǒng)，該系統(tǒng)所消耗的能量主要來自地熱供熱系統(tǒng)的回流水。雷克雅未克地區(qū)雪融化系統(tǒng)的總面積約為55萬平方米，全國雪融化系統(tǒng)的總面積約為74萬平方米。冰島凱夫拉維克機場的融雪跑道則是世界上利用地熱融雪的典范。

七、冰島深鉆計劃

為了探索深層地熱能的開發(fā)技術(shù)，冰島還發(fā)起了“冰島深度鉆孔計劃（IDDP）”。這個項目的核心目的是，計劃使鉆井深度達到4000米—5000米，以了解“超臨界含水液體”在400℃—600℃時的性狀。

IDDP項目啟動于2000年，由3家冰島能源公司和冰島國家能源局共同發(fā)起。2005年，能源聯(lián)盟與國際科學基金會和美國國家科學基金會（NSF）加入IDDP計劃。2007年—2008年，又有一家國際鋁業(yè)公司Alcoa Inc和挪威石油公司加入。

在開發(fā)第一個全尺寸的IDDP-1井時，曾計劃使鉆井深度達到4500米。然而，由于意外鉆至熔巖，鉆井作業(yè)被迫終止。2010年，對這口井進行的流量測試顯示，它產(chǎn)生了約30千克/秒的330℃過熱蒸汽，壓力為165巴，大約相當于2萬千瓦的發(fā)電能力。

第二口深鉆井——雷克雅日IDDP-2井的鉆井作業(yè)于2016年8月11日開始，于2017年2月1日圓滿完成，深度為4659米，完成了所有初步目標。井底溫度為427℃，流體壓力為340巴，達到超臨界狀態(tài)。以此建設(shè)地熱發(fā)電廠，單井的發(fā)電規(guī)模可達5萬千瓦，是目前普通地熱井發(fā)電能力的約10倍。通過IDDP計劃，人類正在掌握更多深地科技，深層地熱層的開發(fā)利用很有可能引起一場能源變革。

交通能源轉(zhuǎn)型的探索

冰島曾計劃在2050年之前把整個交通系統(tǒng)改造成依靠氫動力。2008年，該國曾投運氫燃料電池汽車，并投運第一艘氫動力商船。然而，2008年的金融危機對冰島的氫燃料電池汽車發(fā)展造成很大影響。金融危機過后，其將零排放汽車的發(fā)展重點放在電動汽車方面。

冰島具備電動車普及的兩大基礎(chǔ)條件：75%的人口居住在離首都雷克雅未克不到37英里的范圍內(nèi)，其鄉(xiāng)村地區(qū)由一條長為840英里的環(huán)形公路串接，按電動車單次充電行駛里程數(shù)為40英里計算，約用20個充電站即可相連；此外，85%的能源為可再生能源，主要為地熱與水力。

2009年10月，首都雷克雅未克城市環(huán)境和交通委員會成立一個特別小組，負責推廣電動汽車在首都地區(qū)的使用和充電站的建立。該委員會主席 Gísli Marteinn Baldursson 稱，基于冰島的綠色和可持續(xù)能源的發(fā)展，雷克雅未克有成為世界主要電動車市場的特定條件。特別小組的主要任務(wù)是負責制定電動車在該市得以廣泛使用的時間表及付諸實施的具體辦法。

政府還鼓勵電動汽車分時租賃。2014年，電動汽車租賃公司 Electric Carrental開始對外營業(yè)。

冰島政府對燃油征收很高的稅收，這使得電動汽車等零排放汽車產(chǎn)生巨大的優(yōu)勢。

2016年，在電動汽車銷量（插電式混合動力汽車）占本國汽車銷量比重的全球排行榜中，冰島以6.3%的比例僅次于挪威，排名世界第二。

用綠色甲醇替代汽、柴油燃料也是冰島探索交通系統(tǒng)去碳化的嘗試方向。地熱電廠的熱水伴生二氧化碳，形成一定的碳排放，于是冰島的地熱公司努力探索二氧化碳的捕集。創(chuàng)立于2007年的Carbon Recycling International（碳循環(huán)國際）公司將地熱發(fā)電過程中伴生的二氧化碳進行捕集和再利用，用可再生能源制的氫氣或化工行業(yè)副產(chǎn)的氫氣與二氧化碳進行作用，制成甲醇，替代汽、柴油燃料，實現(xiàn)交通能源的近零碳。2014年，冰島的甲醇年產(chǎn)能達到4000噸，碳捕集量約6000噸。

對中國能源轉(zhuǎn)型的啟示

一、學習冰島的理念，堅定能源轉(zhuǎn)型的信心

冰島在環(huán)保意識和零碳理念的推動下持續(xù)推進能源轉(zhuǎn)型，向世界展示了100%可再生能源的可信情景，向世界提供了一個電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型、供熱能源轉(zhuǎn)型和交通能源轉(zhuǎn)型協(xié)同推進的系統(tǒng)性樣本。中國的能源結(jié)構(gòu)目前是以煤炭、石油和天然氣等化石能源為主，但有著豐富的可再生能源資源，如風能、太陽能、水能、生物質(zhì)能，以及海洋能。中國借鑒冰島的經(jīng)驗，能夠更加堅定能源轉(zhuǎn)型的信心，可以考慮勇敢地設(shè)定100%可再生能源的目標，加速能源轉(zhuǎn)型。

二、地熱在中國能源轉(zhuǎn)型中將發(fā)揮積極的作用

2016年12月，中央財經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組要求推進北方地區(qū)冬季清潔取暖。在治理霧霾的共同愿景下，供熱能源的去煤炭化正在加速。地熱是一種可以快速、大規(guī)模替代煤炭的清潔能源。中深層地熱井的單井供暖能力可以在10萬平方米以上。在河北省雄縣、陜西省武功縣等地區(qū)，中深層地熱已經(jīng)取代燃煤成為供熱主體能源。雄縣地熱供暖面積已經(jīng)達到450萬平方米，覆蓋率超過95%?？梢灶A(yù)測，在地熱資源豐富地區(qū)，地熱有可能成為供熱的主體能源。

今年4月，中央提出建設(shè)雄安新區(qū)，已經(jīng)采用地熱供暖的雄縣和容城縣都在雄安新區(qū)內(nèi)。以地熱作為主體能源，實現(xiàn)雄安新區(qū)的清潔供熱已經(jīng)成為各方共識。雄縣地熱田面積300余平方公里，是中國東部平原中地熱水資源埋藏淺、溫度高、水質(zhì)優(yōu)、資源豐富、開發(fā)利用條件好的地熱田之一。雄安新區(qū)的地熱開發(fā)將為中國供熱能源轉(zhuǎn)型和地熱融入城市能源體系樹立典范。

三、科技決定能源的未來，科技創(chuàng)造未來的能源

冰島的各種化石能源都是匱乏的，但這恰恰使冰島人民的科技創(chuàng)新愿望得到激發(fā)。通過在地熱領(lǐng)域持續(xù)的科技創(chuàng)新，該國在地熱供暖、地熱發(fā)電、地熱井二氧化碳捕集，乃至綠色甲醇領(lǐng)域創(chuàng)造了世界領(lǐng)先的科技水平，并進而創(chuàng)造了能源轉(zhuǎn)型的奇跡。

中國的地域、人口、能源規(guī)模都遠遠大于冰島，能源轉(zhuǎn)型的復(fù)雜程度肯定也遠超后者。但制約中國能源轉(zhuǎn)型的并不是資源，而是有效利用可再生能源的科學技術(shù)。中國在放眼全球，學習冰島等國能源轉(zhuǎn)型經(jīng)驗的同時，更要持續(xù)開展各領(lǐng)域的科技創(chuàng)新。中國這樣的大國，應(yīng)當為世界承擔起能源轉(zhuǎn)型技術(shù)研發(fā)者和引領(lǐng)者的角色。

四、對地熱技術(shù)的再思考

（1）保護自然與改造自然的平衡。冰島著名的溫泉——藍湖并不是天然溫泉，而是地熱發(fā)電廠的地熱尾水排到火山熔巖形成的天然瀉湖，它是一種人類技術(shù)改造后的自然，能否將其看作是人與自然關(guān)系的一種創(chuàng)新？在地熱開發(fā)利用的過程中，如何處理保護自然與改造自然的平衡？

（2）地熱資源的可再生性。冰島全國人口數(shù)只有33萬，面積為10萬平方公里。單位面積上的用能負荷很低，地熱的水資源和熱資源的恢復(fù)比較容易。但在中國，人口密度大，用能密度高出冰島許多倍。中國有很多縣，人口總量超過百萬，是冰島的數(shù)倍，但面積卻只有1000多平方公里，相當于冰島的百分之一，更不要說人口高度密集的北京、天津這樣的超大型城市了。在這些城市和鄉(xiāng)村，清潔供暖如果采用地熱，在地熱資源的可持續(xù)性方面將面臨巨大挑戰(zhàn)，需要在地熱開發(fā)時進行特別謹慎的考慮。

（3）回灌問題。冰島最初開發(fā)地熱時，并不考慮地熱水的回灌問題。但在中國，必須考慮回灌，現(xiàn)在冰島也把回灌列入監(jiān)管體系。應(yīng)當說，回灌的技術(shù)標準和監(jiān)管體系還遠未完善，這在中國的地熱開發(fā)中，是必須要著力解決的。

（4）地熱開采誘發(fā)地震問題。石油開發(fā)的鉆井工程會影響地下的地質(zhì)條件，進而會誘發(fā)地震，這已經(jīng)眾所周知。地熱井因鉆井深度超過2000米，也對地層造成明顯的擾動，已有的研究表明，地熱井會誘發(fā)地震。但目前這方面的研究尚不足，也缺乏相應(yīng)的技術(shù)標準。雄安新區(qū)的地熱開發(fā)將需要建設(shè)大量的地熱井，在規(guī)劃建設(shè)階段就必須考慮誘發(fā)地震因素，提前準備地層變化監(jiān)測和地震監(jiān)測體系，以備開展科學研究，制定相應(yīng)技術(shù)標準和管理標準，最大程度減少地熱開發(fā)誘發(fā)地震造成的不良后果。（全文完）

（作者單位：清華大學能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院）