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betway必威官网手机版:地震中的物理知识,要变

来源:http://www.abirdfarm.com 作者:betway必威官网手机版 时间:2019-07-12 07:27

原标题:能供中国使用3786年的干热岩,还不知道真out了!

我们所生活的地球,其平均半径约为6371千米,地球内部由外到内分别由地壳、地幔和地核三部分组成。之前我们已经探讨了地壳和地幔的基本情况,今天我们继续向地球的深处来进行研究,来聊聊地球的内部结构之地核。

2008年5月12日,四川汶川发生了8.0级的大地震。地震已造成几万人死亡,数万人杳无音信,倒塌房屋几十余万间。 知识就是力量。掌握了相关知识,我们可以更好的认识自然,适应自然,达到天人合一。注意,我这里没有提到大家爱用的“改造自然”“征服自然”的字眼,因为那是不可能的——还不知道是谁改造谁呢。下面从物理学的角度谈谈地震中的物理知识。 地震成因 从地理学上来说,地球是一个大球体,由外至内分为地壳、地幔、地核三部分。地壳是由一层层各种固体岩石构成的,地震就是地壳的快速振动,是地球上经常发生的一种自然现象。 地震时,地壳前后上下振动,形成地震波。地震波主要包含纵波和横波。振动方向与传播方向一致的波为纵波。来自地下的纵波引起地面上下颠簸振动。振动方向与传播方向垂直的波为横波。来自地下的横波能引起地面的水平晃动。横波是地震时造成建筑物破坏的主要原因。 由于纵波在地球内部传播速度大于横波,所以地震时,纵波总是先到达地表,而横波总落后一步。这样,发生较大的近震时,一般人们先感到上下颠簸,过数秒到十几秒后才感到有很强的水平晃动。这一点非常重要,因为纵波给我们一个警告,告诉我们造成建筑物破坏的横波马上要到了,快点作出防备。 震源:是地球内发生地震的地方。 震源深度:震源垂直向上到地表的距离是震源深度。我们把地震发生在60公里以内的称为浅源地震;60—300公里为中源地震;300公里以上为深源地震。目前有记录的最深震源达720公里。 震中:震源上方正对着的地面称为震中。震中及其附近的地方称为震中区,也称极震区。震中到地面上任一点的距离叫震中距离。震中距在100公里以内的称为地方震;在1000公里以内称为近震;大于1000公里称为远震。 物理知识 力的作用是相互的,力可以改变物体的形状。为什么会发生地震,从力学的角度讲,其实就是地壳各板块相互作用,从而改变了板块的形状。 机械波的知识,各质点在平衡位置附近振动,并不随波迁移。声音是由物体的振动产生的,地震中地壳振动,也会产生声波。由于频率比较低,产生的是次声波,人耳不能听到,有些动物可以听到,所以大家见到地震前有些动物有反常行为。 s=vt。给定横波、纵波速度,给定横波、纵波到达地面的时间差,可以算出震源深度。 逃生时,要关好煤气、水电。要远离建筑物,以防砸伤。如果来不及撤离建筑物的话,那就选择结实的柜台或柱子边,以及内墙角等处就地蹲下,用手或其他东西护头。如果已经被埋在砖石下面了,那要注意定时敲打旁边的墙壁或者水管,把消息传出去,如果有手机的话,保持开机,及时呼救。不要使用明火(以防有易燃气体引爆),尽量避免不安全因素。 能对外做功的物体具有能。重物从高处掉下能砸伤人,说明重物能对外做功,它具有能。 敲打水管可以传递信息,说明声音可以传递信息。

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在2017年9月6日,一则消息曾振奋人心,我国科学家在青海共和盆地3705米深处钻获236℃的高温干热岩体。这是我国首次钻获温度最高的干热岩体,它实现了我国干热岩勘查的重大突破。

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地球内部是什么样子的呢?

9月6日,中国国土资源部地质调查局在我国青海正式宣布:日前我国科学家在青海共和盆地3705米深处钻获236℃的高温干热岩体,实现了中国在该领域的重大突破。这一新能源具有挖掘潜力大、污染小等优势。这是我国首次钻获温度最高的干热岩体,实现了我国干热岩勘查的重大突破

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地球内部结构

尽管人类的足迹已经踏上了月球,但是对我们居住的地球内部却知之甚少,因为地球表面布满了坚硬的岩石,谁也无法穿透到地心去一探究竟。

干热岩埋藏于地下3到10千米处,温度在150以上,广泛应用于发电、供暖、强化石油开采等领域。干热岩还是一种新兴地热能源,发电技术不受季节、气候制约,且发电成本仅为风力发电的一半、太阳能发电的十分之一。

国土资源部中国地质调查局相关负责人表示,经过初步评价全国陆域干热岩资源量为856万亿吨标准煤,根据国际标准,以其2%作为可采资源,全国陆域干热岩可采资源量达17万亿吨标准煤,可以供中国使用3786年。(作为参考,国家统计局公布的2017年中国能源消费总量为44.9亿吨标准煤)

地核是指地球内博古登堡界面以内的部分,其深度大约在2900千米以下,地核的厚度大约为3400千米,超过地球半径的一半。由于地核位于地球内部最核心的区域,人类对地核的研究,主要是通过地震波的反射情况来探知的,科学家研究发现,当地震波进入地幔之后,越往深处传播,横波和纵波的速度都逐渐加速。

既然人类无法到达地下,那就想办法把地下的物质带到地表上来供科学家研究。打钻孔取岩心便成为人类认识地下世界的重要手段。

科研人员在青海共和盆地先后攻克了地质选址、高温钻井、深孔高温高压测温等关键技术,在施工的五眼干热岩勘探孔中,均成功钻获干热岩体。青海省国土资源厅地质环境处处长严维德介绍,“这五口井在打到2000米左右的时候,都接触到了干热岩,而且在3705米的时候,我们打到了236度的干热岩。按照国际品质,我们找到了高品质的干热岩。”

这么巨大的能源“宝藏”,网上也有很多报道,但是没有看到任何一个报道能把干热岩说的很清楚!今天,就给大家普及“干热岩”的知识!

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打钻孔很容易,但是要打一个很深很深的钻孔却是件异常困难的事情,难度会随着深度的增加而急剧增加。目前世界上最深的钻孔深12262米,(约12千米),是前苏联于1970年到1994年间,花了二十四年时间进行钻探的。要知道地球的平均半径是6371千米,如果把地球比作一个鸡蛋的话,人类二十多年的努力钻探,连薄薄的“鸡蛋壳”都没钻透。

消息一经传出,在国际上引起了强烈的讨论。西方国家做梦都想要实现的新能源,竟然率先被中国突破了,这是一个历史性时刻!

betway必威官网手机版:地震中的物理知识,要变天了。我们先说说地球是由什么组成的?

地球内部结构划分

幸好科学家找到了研究地球内部结构的好帮手——地震波。

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由外向内,地球分别是由地壳、地幔、外核和内核组成。

但是,当地震波到达地下2900千米深处时,横波突然消失,速度变为零,而纵波的传播速度也大幅下降,由于横波只能在固态物质当中传播,所以在地球内部2900千米深处以下的物质,很有可能是液态物质,所以横波消失,而且纵波的速度也大幅下降,这个导致地震波速度大幅变化的区域称为古登堡界面,以下部分称为地核。

我们最熟悉的波动现象应该是水波。如果向静止的湖水中扔一块小石子,波纹就会从石子落进水中的位置开始,向四周扩散开来,直到遇到堤岸,激起浪花。

干热岩能源是国际社会公认的高效低碳清洁能源,埋藏于地下3到10千米,是没有水或蒸汽的、致密不渗透的高温岩体。

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地震波与此类似,它从发生地震的震源开始,向四面八方传播,只不过比水波更加复杂。地震波可以分成三类,纵波,横波和面波。地震发生时,纵波传播速度最快,它最先到达地面,让地面上下颠簸。横波随后到达地面,使地面上的建筑物前后左右晃动,破坏力较大。面波是横波纵波汇合后形成的,只能沿地表传播,破坏力极大。

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其中,地壳的深度为0-33公里,地幔的深度在33-2900公里,外核的深度在2900-5100公里,内核在5100-6378公里。

地球内核

科学研究发现,横波只能在固体中传播,而纵波可以穿透固体、液体和气态物质。人们利用地震波的不同特性来辅助探索地球内部的秘密。

“干热岩”绝对是新能源领域中的当家人!干热岩引导下的“地热能”是新能源领域性价比最高的。

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当然地核部分也不是都是液态状态的,目前一般认为在2900千米的古登堡界面以下至5000千米的深度,是液态熔融状态的物质,称为外地核,而5100千米以下至地心6371千米处的部分,则是固态的,称为内地核。由于地核位于地球的内部中心,所以承受着巨大的压力,使得组成地核的物质密度极大,目前普遍认为主要是有铁、镍等金属元素来组成。同时地核的温度极高,使得外地核处于熔融状态,其温度可能达到6000至7000摄氏度,几乎达到了太阳表面光球层的温度。

地震学家莫霍洛维奇发现,地震波的传播速度在地面以下33千米附近发生明显变化(横波和纵波的波速都明显增大),说明这一层内外的物质状态有显著差异。为了纪念发现者,人们便把地震波波速明显增大的面成为“莫霍面”。科学家古登堡发现当地震波传播到地下2900千米附近时,横波消失了,纵波的波速也明显下降,这一界面叫做“古登堡面”。

据初步估算,中国陆域干热岩资源量为856万亿吨标准煤,根据国际标准,以其2%作为可采资源,全国陆域干热岩可采资源量高达17万亿吨标准煤。专家表示,东南沿海地区、松辽平原、华北平原和青藏高原地区,或将成为干热岩勘察开发有潜力的地区,特别是青藏高原南部,干热岩资源量巨大且温度最高。

或许,您会问,这个深度是如何计算出来的?

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以莫霍面和古登堡面为界,地球内部被分成地壳、地幔和地核三部分。

中国地质调查局水文环境地质调查中心地热室主任张森奇说,如果过量开采传统水热型的地热资源,会出现水位下降、资源枯竭的情况,而干热岩资源则来自于地球内部的供热,因此是无处不在的、极富潜力的资源。张森奇说:“和传统水热型的地热相比,干热岩是以固体形式存在的。高温的岩石,温度更高、能量资源更丰富。开发利用的过程中,不会出现其他的环境问题,也不会受到过多的环境因素的影响。”

其实,很简单!

地球的内部结构

地壳的厚度并不固定,大陆地壳厚,海洋地壳薄,平均厚度约17千米。

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靠声波就可以测算出。为了便于理解,大家直接看下面的图:我们先在一个人的旁边放置一个记录声波的仪器,然后这个人对着一面墙,发出一个声音。

所以,在地球地核如此高温、高压的状态下,以人类目前的科学技术水平是不可能通过钻探到达地核的,因为目前没有任何材料能够承受如此之高的压力和温度。因此,到地心进行科学钻探旅行的场景,只能出现在科幻电影当中。地核的存在,一方面通过内部的放射性元素的核反应,释放巨大热能,被认为是提供地幔物质运动、地壳运动、火山活动等的能量来源。

地核位于地球的最内部,科学家推测地核是由高密度的铁镍合金构成的,而且温度很高,约有7000℃,比太阳表面的温度还高。

根据初步测算,地壳中3到10千米深处干热岩所蕴含的能量极其可观,相当于全球石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的数十倍。

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地壳和地核之间是地幔,地幔中存在一个能让地震波速度变慢的层,叫“软流层”,火山喷发出的岩浆很可能就来自软流层。

这意味着:谁能开采运用这款新型能源,谁就基本掌控着未来全球的能源命脉!它吸引着全球国家的注意力,全球所有发达国家耗费巨大资金,都在秘密研究干热岩技术。

过一会后,这个记录仪上记录下来一个图形:开始的时候有一个波形,4秒钟以后又记录到一个波形,那么这两个波形之间的距离我们就能计算出来,等于声音的速度乘以时间,声音的速度在空气中大概为340米/秒,那么4秒钟就是1360米,这个距离是声音一个来回的距离,那么人与墙之间的距离就是680米。

地球磁场

地壳和软流层以上的地幔部分合起来叫做“岩石圈”。科学家把岩石圈划分为六大板块(亚欧板块 、非洲板块、美洲板块、太平洋板块、印度洋板块和南极洲板块),它们每年以1-10厘米的速度在移动,这就是板块构造学说,它是对大陆漂移学说和海底扩张学说的进一步发展。

新能源干热岩的出现,也将打破石油、天然气等传统能源多年以来的市场垄断地位。一旦干热岩开采技术大规模量产到能源市场上,将直接影响到世界能源的命脉。而中国作为第一个率先攻克这一技术难关的国家,在未来全球新能源领域无疑将拥有更多的话语权!

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另一方面,由于地球外地核是熔融状态的液态金属物质,包裹着固态的内地核,而地球外地核相对于内地核旋转,而这种旋转目前被普遍认为是产生地球磁场的主要原因。而地球的磁场,对于我们生活在地球表面的人类来说那就太重要了,有了地球磁场,才能保证我们不受来自太阳的强大带电粒子的轰击,带电粒子会被地球磁场捕获,然后引导到地球两极上空,从而摩擦,产生极光。

板块运动对地球表面的形态具有很大的影响,例如,在两个板块相互挤压碰撞的边界,一般会形成高大的山脉、广阔的高原和深邃的海沟,而两个板块相互分离的边界一般形成大裂谷和新的海洋。

说到全国陆域干热岩可采资源量达17万亿吨标准煤,17万亿吨标准煤是什么概念?

道理很简单吧,计算也很简单吧!

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板块构造学说可以用来解释许多自然现象,对人类意义最大的就是它提出了世界上两条主要的火山地震带,环太平洋火山地震带和地中海-喜马拉雅火山地震带。火山地震带恰好是相邻两大板块的挤压碰撞带,因此地壳不稳定,火山地震频发。

去年一年,中国的能源消耗总量折合下来,仅仅为43.6亿吨标准煤!按照2016年的消耗标准,17万亿吨标准煤可以用3900年!

大家都知道声波是一种波,但是大家不知道是波其实可以分为两种:一**种叫做横波,另一种叫纵波!**

冰岛极光

当今世界,地震的预测仍然是个难题。只有增加对地球内部的认识,才有望解决这一难题,使人类避免受到地震这种可怕自然灾害的威胁。

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那么,什么叫横波和纵波呢?


图:中国开采干热岩

先说说什么叫横波吧。其实,概念非常的简单:是质点的振动方向与波的传播方向垂直。

《地理科普:带你认识我们的家园——行星地球》系列文章

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好吧,这个概念还是比较复杂,一般人还是不好理解。我们直接看下面的图:图中的一个个带颜色的点,我们叫做质点,我们发现这些质点都是上下移动的,但是我们的波是从左向右运动的。也就是说质点的运动方向是和波的运动方向是垂直的。比如,我们手机、电视塔发出的电磁波、光波,都属于横**波。**

第二章 地球的内部结构和表面形态

图:从地底3705米深处开采出来

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作者:夏墨稻草人

日本、加拿大、美国、欧洲等国做不到的,我们做到了,这是一次历史性的飞跃。

那么,什么叫做纵波呢?

地理科学专业学士,地质学硕士,矿物学博士在读,目前在美国宾夕法尼亚州立大学交流学习

未来大国与大国之间的竞争是科技之争,也是能源之争!在当前新一轮产业升级和科技革命大背景下,新能源产业必将成为未来高新能源产业发展的基石和先导,对全球经济、科技、环境等各个领域发展将产生非常巨大的影响。

很简单,正好和横波相反:质点的振动方向与传播方向平行的波。

曾有过三年高中地理从教经验

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文章读者定位,中小学生

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为什么要特意区分这两种波呢?

也可以作为所有地理爱好者的科普读物

今天,中国这一技术的突破不仅击痛了所有的对手,更震惊了世界!西方各国纷纷在头条位置予以广泛的报道,甚至24小时的不间断播报!

因为这两种波有一个显著的区别,那就是:横波可以在固体中能传播,但是不能在液体中传播;而纵波在固体、液体和气体中都可以传播。

地理是门综合学科,内容纷繁复杂,包罗万象。

科学技术就是第一生产力,这一次中国再一次站在了世界技术的顶峰。再次恭喜中国!

我们在地球表面向地下发出一个横波和一个纵波,我们发现纵波在几个界面处传播的速度发生了明显的变化,这就是我们上面区分地壳、地幔、外核和内核的主要依据;****横波在地下2900公里处左右消失了,这也就说明地球的外核是液体,横波无法穿过了。

地理是关于时空的科学,学习地理知识有助于孩子们树立强烈而准确的时空观念,有了基本的时空观,才能找到自己在这个世界中的位置,进而才可能深刻地思考人生的意义,度过充实快乐、精彩非凡的一生。

如果你是社会精英,商界成功人士,那么对了,大宗商品无一不与经济相关联,笔者何生论金hes6888专注国际经济、研究美联储加息、石油国动态,对金银油,期货股票等也深有研究,行情走势交易指导。对于你手上有什么套单或者资金缩水的,在投资交易感到迷茫或者并没有达到自己的理想效果,都可以交流目前所存在的问题。​

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本文出自

也就是说外核是由液态物质组成的!

那么这个液态物质到底是什么呢?

是液体的铁和镍构成,厚度大约2,200千米!

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或许,又有人问了,你怎么知道是铁和镍的呢?

其实也很简单,以前也和大家说过:声波在不同的物质中、不同的温度下的传播速度是不一样的。声波在固体中传播速度很快,但是在液体中的传播速度很慢,温度越高传播速度越快。而且在不同的液体中、不同的温度下,传播的速度也不一样,我们通过对比声波在不同物质的传播速度就可以知道是在什么液体中和什么温度下传播的!

或许又有人问了,那么它们为什么是液体的呢?

很简单了,温度高了,它们自然变成了液体了!

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外核的温度范围大约从外侧的4400 °向内增加至接近内核的6100 °C,在外核的铁镍流体中的埃迪电流被相信会影响地球的磁场——这也地球磁场是如何来的主要原因,这就是指南针的原理——地球是一个大磁场。

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现在大家可以知道,地球就是一个大的能量体,往地下越深、温度越高。这个和我们今天要说的干热岩有直接的关系。

目前世界上往地下打的最深的井大概为2万米左右,也就是说目前我们了解真实的地球也就仅仅局限于很原始的部分——仅仅只是地壳的很小一部分。

那么,可不可打到更深的地方呢?

非常的难,因为2万米处的压力已经非常大了!比如,2012年3月26日,电影制作人兼探险家詹姆斯·卡梅隆,成功潜入位于马里亚纳海沟10,898米的海洋深渊,刷新单人深潜记录。由于那里压力巨大,他的深潜器的长度甚至缩短了将近7厘米!

比如,我国的“蛟龙”号载人潜水器下潜最大深度也就7000多米,因为再深,就算是坚硬的钢铁也会被压缩。

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那么我们所说的“干热岩“是在多深呢?

所谓的干热岩,也称增强型地热系统,或称工程型地热系统,是一般温度大于200℃,埋深数千米,内部不存在流体或仅有少量地下流体的高温岩体。

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但在2018年5月3日,在北京召开的能源行业地热能专业标准化技术委员会一届二次会议上,与会专家和委员对干热岩(hot dry rock)定义为:“内部不存在或仅存在少量流体,温度高于180℃的异常高温岩体。”

那么,正常地下上千米处的温度是多少呢?

根据现有的资料,比如油田打的油井一般在1000-5000m左右,在这个范围内,地温梯度大概在4℃/100m,也就是每增加100米,温度升高4°C。我们简单计算下,1000米处的温度大概就是40°C,2000米处就是80°C。

很显然,干热岩的温度是远远的高于正常的地下温度的!

那么,是什么原因导致的呢?

我们知道地球上有很多火山,有些火山还处于活动状态,也就是说地下的熔岩还在活动。这样有些地方就离熔岩近一些,有一些地方离熔岩远一些,离熔岩越近,很显然传导热量越快,温度也越高!

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所谓的干热岩就是指“火山侵入体”!地下深处的熔岩由于温度极高,不断向上“顶”,一部分没有喷发到地面,在地下几千米处的地方停止,由于温度降低变成了固态岩石(即所谓的侵入体),由于固态的岩石与下面的高温液态熔岩相连,所以这个岩石的温度比较高,形成了“干热岩”!举个简单的例子,就像你拿着一个铁棒插入热水中,很快在铁棒的另一端你就会感受到高温!

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所以说,干热岩是一个很重要的地热资源!

而我们国家的干热岩的分布还是比较广的,我国干热岩资源的有利靶区包括藏南地区、云南西部、东南沿海、浙、闽、粤、东北松辽盆地和长白山地区、华北渤海湾盆地和鄂尔多斯盆地东南缘等地区。

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干热岩发电的流程

那么,如何开发呢?

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其实原理很简单:

将高压水注入地下2000~6000米的岩层,使其渗透进入岩层的缝隙并吸收地热能量;

再通过另一个专用深井(相距约200~600米左右)将岩石裂隙中的高温水、汽提取到地面;

取出的水、汽温度可达150~200℃,通过热交换及地面循环装置用于发电;

冷却后的水再次通过高压泵注入地下热交换系统循环使用。整个过程都是在一个封闭的系统内进行。

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干热岩发电示意图

干热岩发电的优点

干热岩的热能是通过人工注水的方式加以利用,而且在利用的整个过程中处于封闭循环系统。因此,干热岩的利用不会出现象热泉等常规地热资源利用的麻烦,即没有硫化物等有毒、有害或阻塞管道的物质出现。

不仅如此,干热岩发电既不像火电那样,向大气排放大量的二氧化碳等温室气体、粉尘等气溶胶颗粒物;而且也不像水电那样,因水坝的修建而破坏局部乃至整个河流的生态系统,以及在水电厂周围引起各种程度不一的环境地质灾害。

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火电发电造成环境污染(图片来自网络)

此外,干热岩发电几乎完全摆脱了外界的干扰。干热岩发电不像水电那样,受水坝所在河流流域降水量多寡的影响,而且也不像火电那样易受市场上燃煤或油气价格变化的影响。

地热能作为一种可再生的清洁能源,其开发利用对于我国发展清洁能源事业有重要意义。

可以说,干热岩的前景是非常光明的,但是目前干热岩的开发面还临诸多挑战,如大体积、人工裂隙、热储的建造等等。但是,我相信,在我们的科技人员的不断的技术攻关下,这种清洁、有效、价格低廉的资源定会很快进入实用阶段!

加油,中国的科技人员!

来源:矿材网

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