地球上的能源并不是無限的,尤其是現在廣泛使用的化石能源屬于不可再生能源,總有一天這些一次性能源會被耗盡。
美國經濟學家塞爾羅伯茨曾對這一場景進行了假設,他認為人類的資源不會消耗完,因為一旦某一項資源短缺,價格就會上漲,到達阈值後,人類就會用各種方法嘗試找出其他替代品。
以兩次工業革命為例,第一次工業革命人們開始廣泛使用煤炭,在察覺到煤炭的高污染以及低效率後,轉而在第二次工業革命開始投入使用石油和電能。
煤炭和石油都屬于化石能源,是遠古生物的遺骸在地下經過上千萬年演化而成的,然而這些能源終究是地球表明的能量,真正的洶湧澎湃的能量隐藏在地表之下。
比如海嘯和地震,它們都是地球内部在釋放過高的能量,假如人類能夠把這些能量化為己用,那麼我們就徹底解決了能源危機的問題。
要開發地熱能源,就得向下探尋
《每日郵報》報道:美國的一家初創科技公司Quaise Energy正在開發一種波鑽技術,這種技術可以讓鑽頭深入地表兩萬米以下。
目前為止,鑽探到最深的分别為12345米的Odoptu OP-11油井,以及12289米的阿肖辛油井,最後是12389米的科拉超深鑽孔。
可以發現,它們的深度都在12000米左右徘徊,而地球的半徑足有6371千米,連地球半徑的六千分之一都不到,隻能說剛剛動了動地皮。
無法向下繼續鑽探的根本原因無一例外,都是鑽頭的強度太弱了,從科拉超深鑽孔的幾次事故中就可見一二:
1970年正式動工,在7000米以前都很順利,但到了一個空洞區域,鑽杆扭曲被卡住,再提鑽時鑽頭發生脫落,這樣的事故重複有幾次。,983年到達12066米的深度,鑽杆再次斷裂,隻能從7000米的深度重新開始。
以上的例子還隻是比較大的事故,其他鑽頭過熱磨損的小事故比比皆是,這主要是由于越深的地層岩石密度就越大,鑽頭長時間與岩石摩擦就會導緻鑽頭越來越熱以緻崩壞,每次更換鑽頭都要先提起鑽杆再往下鑽,甚至有可能要重新鑽,導緻效率十分低下。
長久以來,人們一直試圖在鑽頭的硬度上再疊加,但傳統金屬無論怎樣革新,硬度都不會有較大的突破。
但這次Quaise Energy公司的鑽頭就大不相同。以往的鑽頭都是通過破碎岩石并将其帶出洞口以獲得深度,但Quaise Energy公司的鑽頭是一種不和岩石直接接觸的微波鑽頭,它利用回旋加速器發射高功率的毫米波,融化蒸發前方的岩石向下行進。
由于它沒有和岩石直接接觸,也就更容易散熱,大大增加了波鑽的耐用性。
Quaise Energy科技公司目前已經獲得了4000萬美元的資金,他們的計劃書聲稱:将于2024年投入毫米波技術的應用,并和機械鑽頭混搭進行鑽探實驗,2026年正式開始下探鑽井獲取電力,開發無限能源。
地球由地殼地幔地核三部分組成,地殼的平均厚度為17公裡,經過地殼到達地幔後有一個厚度約180米的軟流層,主要構成是700℃-1300℃的熔融岩石,地表火山噴發的岩漿就從這裡而來。
但地球最多的能量源于地核,由液态鐵鎳組成,那麼Quaise Energy的鑽頭既沒有到地核也沒有地幔,還在地殼打轉悠,這裡有什麼能源呢?
在地表之上高度越高,溫度就會越低,在地表之下則是深度越大,溫度則越高,即越往地下就會越熱,按每下降100米增加2℃計算,至20公裡的深度時,周圍的氣溫已經達到了400℃,水的蒸發臨界溫度為374攝氏度,所以這裡的高溫将源源不斷地提供能源。
當然并不是,隻是對人而言是無限的,根據計算整個地球的熱能超過了1 × 10^19 TJ,2018年地球煤炭消耗量為80億噸,按照這個标準來看,地球的熱能可以供給人類使用620億年。
而太陽的壽命大約隻剩下50億年,50億年後地球都無法再居住了,所以對人類而言,地球的資源的确是無限的。
不過波鑽技術也引發了不小的争議
有些科學家認為,鑽探到地下20千米會影響局部的地質穩定,引發一系列地質災害和連鎖反應。
另一部分科學家則認為,20千米對地球來說不過撓癢癢,而且還可以為研究地層提供充足的研究數據。
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