鑽入地殼20千米!釋放無限能源,美國公司的波鑽,究竟什麼技術?

网瘾少女 2022/03/07 檢舉 我要評論
 

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英國《每日郵報》報導了一個有些讓人目瞪口呆的計畫,美國一家初創公司打算開發一種「波鑽」深入地下20千米處,率先在核聚變突破前實現「無限能源」。

「波鑽」是什麼技術?為何能鑽入地殼下20千米?

Quaise Energy是麻省理工學院的一家初創公司,總部位于波士頓和休斯頓,近期獲得了4000萬美元的融資,用于開發該公司提出的一種鑽探技術:「Wave Drill」(波鑽)。

為什麼以前的鑽頭鑽不深

它的革命性技術可以鑽入地殼下20千米!而在此之前,全球最深的鑽井曾是位于柯拉半島鄰近挪威國界的柯拉超深鑽孔,其垂直距離為12262米,後來在2008年和2011年被在卡達的阿肖辛油井(12,289米)和俄羅斯在庫頁島的Odoptu OP-11油井(12,345米)陸續打破。

但柯拉超深鑽孔仍然是地球上最深的參數井(純科學用途),為什麼鑽不了那麼深其實從柯拉超深鑽孔的幾次事故中可見一斑:

1970年5月24日開始鑽孔,到7000米處都很正常,但鑽到了一個空洞區域,結果鑽杆扭曲被卡住,提鑽時候鑽頭脫落了,發生了幾次; 1983年到達12066米,但鑽杆斷裂,提起鑽杆後只能從7000米處重新鑽; 1990年時候到達了12262米,鑽杆又斷了,這回不鑽了,其實也沒錢了;

以上只是三次比較大的災難性事故,各種鑽探的鑽頭過熱磨損,更換比比皆是,由于地下高溫,鑽杆有太長,每次更換鑽頭都得提起鑽杆然後再慢慢下鑽,這個時間實在是太浪費了,而且一旦斷提起鑽杆的時,那麼此前鑽的可能有很長一段就浪費了。

右側為數次鑽孔的路線

革命性的波鑽技術為何那麼厲害?

Quaise Energy用的是非傳統的鑽頭,以前都是通過切削岩層並將其帶出洞口取得向下鑽進深度,但Quaise Energy公司擁的卻是一種革命性的微波鑽頭。

它是利用高功率毫米波將鑽頭前方的岩石蒸發,因為非接觸,也更容易散熱,因此它要比其它機械切削的鑽頭更耐高溫,在Quaise Energy的規劃中,將在2024年鑽出與機械鑽頭混合的鑽井,到2026年,將會利用鑽井獲得100兆瓦的電力。

無限能源到底從哪裡來?地熱能就是無限能源?

相信大家一定是猜到了Quaise Energy公司想利用的就是地熱,因為越往地下就會越熱,按每下降100米增加2℃計算,在20千米深的地下大概已經達到了400℃,水的臨界溫度T=374℃,所以只要達到這個深度,那麼這裡高溫將輕而易舉的將水燒開並提供源源不斷的能源。

真是無限嗎?答案居然是肯定的

因為它利用的是地熱,儘管地熱也是有限的,但對于人類每年利用的能量與地熱總蘊含的能量相比,那利用時間對于人類來說差不多就是無限了!

據維琪百科給出的資料,地球的熱含量約為1 × 10^19 TJ,1 TJ=1000000000000J,那麼換算成焦耳應該是1 × 10^31 TJ,大約是讓地球回到「零件」時代能量的10%左右,這個數字還算靠譜,如果按燒煤算的話至少可以用620億年,加上燃油與其他消耗,怎麼也得超過100億年不是嗎?所以算無限,似乎還真沒啥毛病。

可以用到太陽熄滅

其實不用到20千米那麼深,幹熱岩的深度更淺

有一個必須了解的是,並不需要鑽那麼深,地殼並不是均勻一致的,有些地方因為地殼活動,岩漿距離地表比較近,形成了火山,有的則形成了幹熱岩,這種深度一般小于5千米,甚至在2-3千米左右,各國因為地質條件差異均有分佈。

但幹熱岩難以利用

儘管它埋藏比較淺,現代鑽井技術可以輕易到達,但有一個問題,幹熱岩的利用基本需要兩口井,鑽探成功後需要壓裂,然後一口井注水,另一口井出熱水或者蒸汽,很理想不是嗎?

但幹熱岩經過這樣折騰後溫度降低,蒸汽產量迅速下降,用不了幾年就得換一個地方了,而有時候鑽探成本都收不回來,因此對于幹熱岩的利用是比較困難的,搞不好血本無歸。

相信美國這家Quaise Energy公司應該會遭遇同樣的問題,儘管他們旨在20千米深的地下,地熱能蘊藏量會更豐富,但更深的地層意味著更高的成本,除非這種「波鑽」技術可以大幅度降低鑽探成本,否則不斷鑽孔又不斷廢棄,會讓這家公司發瘋!

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