用热钻法开采地热

地热能源是另一种清洁的能源，而且随着开采深度的增加，地热能源几乎就是取之不尽、用之不竭的可再生能源。然而，如果使用通常的旋转钻井法，钻井成本将随着深度的增加而急速增长。怎样才能在更有效率以及更符合成本效益的情况下打入更深的岩层以获得地热能源?苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)正在研究的“热钻法”也许可以给出一个答案。

热钻井法的基本原理就是用高温火焰加热岩层使其裂解来进行钻探。ETH Zurich过程工程研究所(IPE)的科学家们用了数个月的时间建造了一个试验用的燃烧反应堆，用来模拟火焰在地下3公里处的钻孔中灼烧岩石的情景。这座反应堆位于座三层楼高的实验工厂中，它的外壁由几英寸厚的耐热钢构成，在300巴(30兆帕，相当于296个大气压)的压强下也不至于炸得四分五裂。加热的氧气、乙醇以及水通过各种管道和阀门进入反应堆的燃烧器，在对应于超临界水存在状态的温度和压力下，这些气体和液体混合并自动燃烧起来，而研究人员通过蓝宝石玻璃窗后的一部摄像机对整个过程进行观察(嗯，绝对的安全)。利用一种新型的平板传感器(用来模拟岩层表面)，科学家们可以测量从火焰到传感器的热通量，并记录传感器表面上的温度分布状况。从这些试验结果之中，他们得到了对“热钻法”进行定性所需的至关重要的参数。

实验期间，火焰的最高温度达到了约2000℃。对上层岩石的快速加热使得温度陡然上升，在温差引起的热膨胀下，岩石以那些原本就存在的缝隙为原点产生了裂缝。岩石上的裂缝逐渐延伸扩散，就像破碎的瓷盘一样，最后毫米级的岩石碎片形成了散裂区，而裂解下来的岩石颗粒则随着周围上升的液体流被运送到地面。岩石各部分的温差越大，钻起来速度就越快。所以对于科学家们来说，当前最主要的挑战之一就是在对裂过程中防止迅速加热的岩石融化掉。

该方法特别适用于干燥的硬岩，这种岩石通常是在钻孔深度超过3公里以上时会遇到。在这一深度上，常规钻头的磨损速度加快，因此需要频繁地更换钻头，这使得传统的钻井技术不符合经济原则：一个10公里深的钻孔的成本高达6000万美刀!而使用所说的“热裂钻法”钻井方案，由于不存在与岩石的机械接触，所以燃烧器(钻头)的磨损极小。有科学家乐观估计，热裂钻法的钻井成本将随着钻孔的深度线性上升，而不是像传统方法一样呈指数增长。

现在，联邦政府和一些工业公司已经对“热裂钻法”表示出了浓厚的兴趣，这说明这一新技术还是有很大的潜力的，实现工业应用应该也为期不远。看来，瑞士人民不必再羡慕冰岛人民的地热了，说不定哪一天用这种清洁能源发的电也会输送到他们家中。