它之所以被稱作“可燃冰”,一方面是因為既含水又呈固體,看起來像冰,另一方面,甲烷與水分子結合很弱,外界稍加擾動就可以讓其分離出來,很容易點燃。有專家估計,其資源量相當于全球已探明傳統(tǒng)化石燃料碳總量的兩倍。因此,可燃冰是一種有重大戰(zhàn)略意義的未來能源。
實現(xiàn)可燃冰連續(xù)穩(wěn)定產氣 中國將改寫全球能源格局
提起能源,人們想到的往往是煤、油、氣而不是冷冷的冰塊。但隨著我國首次實現(xiàn)海域可燃冰試采成功,我國科技工作者已經可以將蘊藏在海底的“冰塊”點燃成熊熊燃燒的火焰,讓“冰火交融”從夢想變成現(xiàn)實——
5月18日,我國南海神狐海域天然氣水合物(又稱“可燃冰”)試采實現(xiàn)連續(xù)187個小時的穩(wěn)定產氣。這是我國首次成功試采海域可燃冰,這項由“中國理論”“中國技術”“中國裝備”凝結而成的突出成就,必將對能源生產和消費革命產生深遠影響??扇急烤故鞘裁矗吭嚥沙晒χ袊馕吨裁??能讓我們在未來能源競爭中實現(xiàn)領跑嗎?
可以燃燒的“冰”
提起能源,人們想到的往往是煤、油、天然氣等,不會是冷冷的冰塊。但中國科技工作者已經可以將蘊藏在海底的“冰塊”點燃成熊熊燃燒的火焰。想象一下,一塊可以燃燒的“冰”,熱值比石油多10倍,燃燒后只生成二氧化碳和水,而且儲量更是非常豐富,這是多么清潔高效的能源資源。
那么,究竟什么是可燃冰?可燃冰學名為“天然氣水合物”,是以甲烷為主的有機分子被水分子包裹而成,既含水又呈固體,看起來像冰,很容易被點燃。
可燃冰的形成要滿足以下條件:溫度不能太高,太高容易分解熔化;要有較高壓力,壓力越大,可燃冰越穩(wěn)定;要有甲烷氣源,古生物遺骸的沉積物通過細菌分解后可以產生甲烷。
因此,可燃冰廣泛分布于深海或陸域的永久凍土中。目前,南極、北極均已發(fā)現(xiàn)可燃冰礦點,中國雖不屬于極地國家,但也分別在南海海域和青藏高原凍土區(qū)鉆獲天然氣水合物實物樣品,使得我國成為世界上在中低緯度地區(qū)唯一擁有海底和陸上凍土區(qū)天然氣水合物資源的國家。
可燃冰的能量密度非常高。同等條件下,可燃冰燃燒產生的能量比煤、石油、天然氣要多出數(shù)十倍。1立方米的可燃冰分解后可釋放出164立方米的天然氣。
由于可燃冰是天然氣和水的化合物,燃燒后僅會產生少量的二氧化碳和水,被公認為真正的綠色能源。有專家估計,其資源量相當于全球已探明傳統(tǒng)化石燃料總量的兩倍。我國可燃冰資源儲存量則相當于1000億噸石油,其中南海海域是我國可燃冰的主要分布區(qū),有近800億噸儲量。因此,可以毫不夸張地說,可燃冰是一種具有重大戰(zhàn)略意義的未來能源。
試采安全可控
我國此次試采可燃冰成功,也是全球首次實現(xiàn)泥質粉砂型可燃冰的安全可控開采。這種類型的可燃冰,資源量占全球90%以上,開發(fā)難度最大。中國地質調查局局長鐘自然說,此次試采成功,為實現(xiàn)天然氣水合物商業(yè)性開發(fā)利用提供了技術儲備,積累了寶貴經驗。
曾幾何時,人類薪柴燃火,通過火得到能量和溫暖。200年前,人類步入工業(yè)文明,是煤炭的利用使蒸汽機得以大面積推廣。再后來,石油天然氣使人類得以更加高效地在地球上來往穿梭。
但是,隨著時間的推進,人類探明大油田的幾率在不斷下降,人類只能向極地、深海這些開采難度大的地方尋求能源,或者以更高的成本開采深海石油、油砂、油頁巖等非常規(guī)能源。石油的漸趨匱乏是工業(yè)社會面臨的最為嚴重的危機之一。
在能源歷史上,《廉價石油的終結》和《沙漠黃昏》曾引起巨大反響。其中,最引人注目的觀點,即是宣稱石油消費將至頂峰,未來人類將面臨石油枯竭。也正是在這些思考之下,石油價格曾一度沖至100多美元一桶的高點。
前些年,美國對頁巖氣的開采利用使其大幅降低了對石油的依賴,甚至從石油進口國轉變成了出口國。正因此,我國也不斷加大對頁巖油氣的研究和開發(fā)利用,但客觀地說,與美國成熟的頁巖氣技術相比,我國仍處于跟跑階段。
“但這次不同了,可燃冰是未來全球能源發(fā)展的戰(zhàn)略制高點,我們率先試采成功,是領跑而不是跟隨?!辩娮匀槐硎?。
目前,不少大國在可燃冰領域已經展開角逐。其中,美國能源部下屬的國家能源技術實驗室5月12日宣布,正在墨西哥灣深水區(qū)開展可燃冰開采研究,現(xiàn)在已開始鉆探。此前,美國通過了《天然氣水合物研究與開發(fā)法案》,美國能源部已多次撥款支持可燃冰研究。
2013年,日本在南海海槽開展了海上試采,但因出砂等技術問題失敗。2017年4月份日本在同一海域第二次試采,第一口試采井累計產氣3.5萬立方米,5月15日再次因出砂問題而中止。
可以說,我國可燃冰試采成功意義重大,是我國勇攀世界科技高峰的又一標志性成就,對推動能源生產和消費革命具有重要而深遠的影響。
廣闊的應用前景
理論上,作為天然氣的一種,可燃冰能量值高,使用又很方便,可以通過冷卻、壓縮處理成液化天然氣,所占空間更小,無論是管道運輸還是交通運輸都很方便。
加上其儲量巨大和污染小,在某種程度上,可燃冰如能實現(xiàn)經濟有效開采,應用前景非常廣闊。
近年來,我國已經不斷加大天然氣開采利用。在我國《天然氣發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中,已明確天然氣的主體能源地位,提出力爭到2020年天然氣消費占比提高到10%。
但應該注意的是,可燃冰未來進入商業(yè)實際利用,仍有很長的路要走。
有專家表示,可燃冰雖然儲量大、分布廣,但形成年代要比石油、天然氣晚得多,覆蓋它的海底地層普遍是砂質,現(xiàn)有海底鉆井設備開采很難,稍有不慎就會導致大量砂石涌進管道,造成開采失敗。
此外,環(huán)境問題需要格外關注。因可燃冰是靠低溫結冰封存。如溫度升高,水合物中的甲烷可能溢出,若開采不當,會造成巨大的災難。
這對于我們的開采技術,是一個巨大的挑戰(zhàn),如若攻克,人類的能源史又將掀開一個新的篇章。 (記者 黃曉芳)